一項研究指出,北極目前出現的閃電次數比十年前更頻繁,頻率或很快翻倍。這一發現指出了地球氣候在全球變暖下的另一種可能變化。不過,並非所有研究人員都認同這一趨勢確實存在。
領銜該研究的美國華盛頓大學大氣物理學家 Robert Holzworth 為(wei) 研究結果辯護道,“我們(men) 正在見證全球氣候變化的一個(ge) 征兆。”Holzworth是全球閃電定位係統(WWLLN)的負責人,該係統的一係列地麵傳(chuan) 感器收集了該研究的數據。他在2020年12月8日舉(ju) 行的美國地球物理學會(hui) 虛擬會(hui) 議上報告了他們(men) 的發現(並在接受同行評議前將結果以預印本的形式發表)。
閃電的形成通常需要暖空氣的幫助,這也是為何曆史上閃電在北極非常罕見。圖片來源:123RF
另一個(ge) 閃電探測係統並沒有發現這種增加趨勢,但該係統的記錄曆史不及Holzworth所用係統久遠。
北極閃電是否增加或對該地區影響很大。過去的兩(liang) 年裏,被野火燃燒的土地麵積創下新高,其中一些正是被閃電點燃的;北極地區的二氧化碳排放量也打破了有史以來的最高紀錄。閃電增加意味著野火被點燃的可能性更大了,也意味著更多能改變氣候的煙塵和氣體(ti) 會(hui) 被排放進大氣中。
極地閃電
閃電的產(chan) 生是因為(wei) 對流風暴雲(yun) 中充滿了由暖空氣引起的翻滾氣流,裹挾著冰晶不斷碰撞並且轉移電荷,一旦電荷分離達到一定的閾值,就會(hui) 釋放出一道雷擊。一些研究人員預測,由於(yu) 全球變暖造成空氣和海洋溫度上升,世界範圍內(nei) 將產(chan) 生更多的對流風暴和閃電。不過,一些模型研究也提出了相反的觀點。
盡管如此,位於(yu) 瑞士日內(nei) 瓦的世界氣象組織依然在2016年將閃電列入了其“基本氣候變量”,意味著對閃電的探測有助於(yu) 追蹤全球氣候的變化。
北極的變暖速度比全球其他地方更快,這可能導致北極的閃電變化也最為(wei) 明顯。芬蘭(lan) Vaisala公司管理著一個(ge) 閃電監測網絡,據其報告,2019年8月探測到了有史以來最北部的一次閃電——距離北極點隻有52公裏。2014年7月,加拿大北極的一場風暴曾讓北極圈以北發生了逾1.5萬(wan) 次閃電。
北極地區的閃電其實非常罕見,約占WWLLN探測到的全球閃電總數的0.5%。
但是Holzworth和同事發現,在北緯65度以上的地區,每年夏季的閃電次數從(cong) 2010年約3.5萬(wan) 次增加到2020年的近25萬(wan) 次(見“北極的閃電增加”)。該團隊研究的是6月到8月的數據,因為(wei) 幾乎所有的北極閃電都發生在這三個(ge) 月裏。他們(men) 發現整個(ge) 北極地區的閃電次數增加了,主要發生在西伯利亞(ya) 北部地區。
來源:Robert Holzworth/University of Washington
趨勢驗證
追蹤閃電趨勢可能會(hui) 很難,因為(wei) 隨著先進傳(chuan) 感器的使用,監測係統也越來越高效了。因此,Holzworth和他的同事進行了多次分析,以證實閃電確實變多了,而不單單是因為(wei) 探測水平提升了。他表示:“結論是毫無疑問的。”
問題是,Vaisala公司的係統沒有記錄到這一趨勢。他們(men) 的數據隻能追溯到2012年,不像Holzworth他們(men) 可以追溯到2010年。但Vaisala在美國路易斯維爾市辦事處的氣象學家、閃電分析師Ryan Said說:“我們(men) 並未看到極端緯度地區出現更多的閃電的明確趨勢。”
Said還表示,在北極這種閃電相對少見的地區,隻要幾次強烈的雷暴雨就能讓某一年的閃電總數大幅增加。由於(yu) 逐年變化很大,因此很難提煉出長期趨勢。
該領域的一些研究人員認為(wei) Holzworth的研究結果是說得通的。阿姆斯特丹自由大學的地球係統科學家Sander Veraverbeke認為(wei) ,這項研究“支持了一個(ge) 更廣泛的觀點,即北極在未來會(hui) 出現更多的閃電。”2017年,Veraverbeke和他的同事報告稱,與(yu) 過去相比,閃電在阿拉斯加和加拿大的極北地區引發了更多野火。
美國邁阿密大學的地理學家、研究北極野火的Jessica McCarty表示,有一個(ge) 驗證Holzworth工作的方法,那就是對居住在高緯度地區的原住民和其他社群進行問卷調查。
另一種驗證方法是展開進一步的閃電探測研究。Holzworth的工作與(yu) 全球氣溫變化之間存在“有意思的關(guan) 聯”,芬蘭(lan) 氣象研究所的閃電專(zhuan) 家Antti Mäkelä說道。2021年,Mäkelä和同事將得到一個(ge) 覆蓋挪威、瑞典、芬蘭(lan) 和愛沙尼亞(ya) 的閃電探測係統長達20年的數據,他們(men) 打算對這個(ge) 數據集進行分析,看看斯堪的納維亞(ya) 北部的閃電是否有所增加。
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