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北极闪电数量或突破历史记录

时间: 2021年02月24日 | 作者: Alexandra Witze | 来源: Nature Portfolio
一项研究指出,北极目前出现的闪电次数比十年前更频繁,频率或很快翻倍。

  这一发现指出了地球气候在全球变暖下的另一种可能变化。不过,并非所有研究人员都认同这一趋势确实存在。


  领衔该研究的美国华盛顿大学大气物理学家 Robert Holzworth 为研究结果辩护道,“我们正在见证全球气候变化的一个征兆。”Holzworth是全球闪电定位系统(WWLLN)的负责人,该系统的一系列地面传感器收集了该研究的数据。他在2020年12月8日举行的美国地球物理学会虚拟会议上报告了他们的发现(并在接受同行评议前将结果以预印本的形式发表)。


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闪电的形成通常需要暖空气的帮助,这也是为何历史上闪电在北极非常罕见。图片来源:123RF


  另一个闪电探测系统并没有发现这种增加趋势,但该系统的记录历史不及Holzworth所用系统久远。


  北极闪电是否增加或对该地区影响很大。过去的两年里,被野火燃烧的土地面积创下新高,其中一些正是被闪电点燃的;北极地区的二氧化碳排放量也打破了有史以来的最高纪录。闪电增加意味着野火被点燃的可能性更大了,也意味着更多能改变气候的烟尘和气体会被排放进大气中。


  极地闪电


  闪电的产生是因为对流风暴云中充满了由暖空气引起的翻滚气流,裹挟着冰晶不断碰撞并且转移电荷,一旦电荷分离达到一定的阈值,就会释放出一道雷击。一些研究人员预测,由于全球变暖造成空气和海洋温度上升,世界范围内将产生更多的对流风暴和闪电。不过,一些模型研究也提出了相反的观点。


  尽管如此,位于瑞士日内瓦的世界气象组织依然在2016年将闪电列入了其“基本气候变量”,意味着对闪电的探测有助于追踪全球气候的变化。


  北极的变暖速度比全球其他地方更快,这可能导致北极的闪电变化也最为明显。芬兰Vaisala公司管理着一个闪电监测网络,据其报告,2019年8月探测到了有史以来最北部的一次闪电——距离北极点只有52公里。2014年7月,加拿大北极的一场风暴曾让北极圈以北发生了逾1.5万次闪电。


  北极地区的闪电其实非常罕见,约占WWLLN探测到的全球闪电总数的0.5%。


  但是Holzworth和同事发现,在北纬65度以上的地区,每年夏季的闪电次数从2010年约3.5万次增加到2020年的近25万次(见“北极的闪电增加”)。该团队研究的是6月到8月的数据,因为几乎所有的北极闪电都发生在这三个月里。他们发现整个北极地区的闪电次数增加了,主要发生在西伯利亚北部地区。


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来源:Robert Holzworth/University of Washington


  趋势验证


  追踪闪电趋势可能会很难,因为随着先进传感器的使用,监测系统也越来越高效了。因此,Holzworth和他的同事进行了多次分析,以证实闪电确实变多了,而不单单是因为探测水平提升了。他表示:“结论是毫无疑问的。”


  问题是,Vaisala公司的系统没有记录到这一趋势。他们的数据只能追溯到2012年,不像Holzworth他们可以追溯到2010年。但Vaisala在美国路易斯维尔市办事处的气象学家、闪电分析师Ryan Said说:“我们并未看到极端纬度地区出现更多的闪电的明确趋势。”


  Said还表示,在北极这种闪电相对少见的地区,只要几次强烈的雷暴雨就能让某一年的闪电总数大幅增加。由于逐年变化很大,因此很难提炼出长期趋势。


  该领域的一些研究人员认为Holzworth的研究结果是说得通的。阿姆斯特丹自由大学的地球系统科学家Sander Veraverbeke认为,这项研究“支持了一个更广泛的观点,即北极在未来会出现更多的闪电。”2017年,Veraverbeke和他的同事报告称,与过去相比,闪电在阿拉斯加和加拿大的极北地区引发了更多野火。


  美国迈阿密大学的地理学家、研究北极野火的Jessica McCarty表示,有一个验证Holzworth工作的方法,那就是对居住在高纬度地区的原住民和其他社群进行问卷调查。


  另一种验证方法是展开进一步的闪电探测研究。Holzworth的工作与全球气温变化之间存在“有意思的关联”,芬兰气象研究所的闪电专家Antti Mäkelä说道。2021年,Mäkelä和同事将得到一个覆盖挪威、瑞典、芬兰和爱沙尼亚的闪电探测系统长达20年的数据,他们打算对这个数据集进行分析,看看斯堪的纳维亚北部的闪电是否有所增加。