闪电威胁气候

2022年10月13日18:27:08 科学 1810

随着全球变暖加剧,更多的水从海洋中蒸发,导致大气含水量增加,从而导致更多的闪电。全球平均气温每上升1℃,美国的雷击次数就会增加12%。此外,北欧和斯堪的纳维亚的气候模型显示,到2100年,全球变暖将导致持续时间更长的雷暴。

类似的情况也发生在北极。虽然闪电在寒冷的北极非常罕见,但由于全球平均气温的升高,这种变化对北极圈内的地区产生了很大的影响——自1960年以来,北极圈内部分地区的气温升高了2 ~ 4℃。根据全球闪电定位网络的数据,北极圈内的闪电发生次数从2010年的3.5万次增加到2020年的25万次。

如今,闪电越来越频繁地袭击北极苔原,因此北极的泥炭沼泽中由闪电引起的野火也越来越多。这种趋势令人担忧,因为苔原储存的碳占全球地下碳储量的14%。频繁的泥炭沼泽火灾会向大气中释放大量二氧化碳,加剧全球变暖。

除此之外,闪电的增加也温暖了云谷的粉丝。因为空气在雷电的作用下会产生氮氧化物,这是一种对环境危害严重的温室气体。在日常生活中,柴油机排放的废气中就含有这种气体。

据气象学家计算,闪电击中地面每年会产生860万吨氮氧化物。此外,闪电在云层之间穿行也会产生大约等量的氮氧化物。因此,世界气象组织最近在影响气候的变量列表中增加了闪电,并将持续跟踪和监测列表中的变量,以确定这些变量将如何影响地球气候。


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神秘的反向闪电

从雷雨云顶向上发射的神秘闪电是否会产生氮氧化物不得而知。但是雷雨云中偶尔会出现两种特殊的放电现象——“红色精灵”和“蓝色喷射”。气象学家很难从地面直接观测到这两种现象,所以对这两种放电现象了解不多。然而,随着国际空间站上空气-空间相互作用监测器(ASIM)的发射,气象学家有机会了解它们。

由丹麦国家空间研究所开发的ASIM可以观测云层顶部各种波段的电磁波。从可见光到X射线,甚至伽马射线,都在ASIM的观测范围之内。ASIM每秒可以收集10万个数据,因此它可以详细观察转瞬即逝的反向闪电。“红色精灵”可以在100毫秒内发射到90公里的高空,而“蓝色喷气机”的距离可以在400毫秒内达到40 ~ 50公里。

2021年,气象学家释放了“蓝色喷气机”,它们在雷暴期间出现在太平洋的瑙鲁岛上空。起初,云层顶部出现了五道爆炸性的蓝色闪电,但这只持续了10微秒就消失了,其中一个在距离地面52公里的高空变成了耀眼的“蓝色喷流”。

未来几年,ASIM将继续为气象学家提供有关“蓝色喷气机”和“红色精灵”的详细数据,然后揭开它们的神秘面纱。此外,ASIM将向我们展示更多关于闪电充电“大气电池”的细节。

(摘自《奇点科学》科普杂志 2023杂志征订 https://www.zazhipu.com/ )

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