在毁灭性的龙卷风袭击俄克拉荷马州摩尔市的那天，罗伯特·马歇尔紧盯着新闻，在CNN上观看致命龙卷风的图像，同时也在他的电脑上监控它。
马歇尔是 Earth Networks 公司的精力充沛的首席执行官，该公司拥有并运营着一个庞大的气象传感器网络，他特别关注一件事：闪电。但他没有看到。
马歇尔说：“几周前发生的这些龙卷风可能是历史上被录像最多的龙卷风。如果你只看视频，几乎看不到闪电。”
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那是可见的闪电。事实上，正如马歇尔解释的那样，实际上是有闪电的，而且很多，在导致摩尔龙卷风的风暴中。只是大部分没有击中地面，因此人类看不到。
Earth Network 的“全闪电网络”看到了。这是因为这个网络在美国各地大约有 600 个站点，它拥有可以跟踪云内闪电的仪器，云内闪电是指发生在云内并且永远不会到达地面的闪光。
风暴可能会有大量的这种类型的闪电，研究人员一直在努力了解它的激增与龙卷风等极端天气事件之间的关系。他们正在学习的知识有望提高天气预报员更早、更准确地发布极端天气和龙卷风预警的能力。
美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 科罗拉多州博尔德地球系统研究实验室主任亚历山大·麦克唐纳说：“很明显，闪电数据对我们的模型和预报员都非常有帮助。”
气象学家仍然不完全了解闪电与极端天气之间的关系，但他们知道两者之间存在很强的相关性。
强度增长的明显迹象
随着风暴的形成和更多的冰粒子在云中碰撞，闪电的频率会增加。这种增加通常与风暴未来强度的增长有关。
德克萨斯理工大学大气科学助理教授埃里克·布鲁宁说，当风暴形成时，云内闪电的闪光可能很少，但随着它聚集能量和水分，这种情况可能会迅速改变。
布鲁宁说：“当它真正利用深层的水分来源时，闪光率会大幅上升，这确实是风暴变得更加稳定的一个非常敏感的指标。”
闪电研究人员称之为“跳跃”。在摩尔龙卷风中，马歇尔在 Earth Networks 的闪电网络上实时观看了它的发生。
马歇尔说：“摩尔龙卷风……那个特殊的龙卷风从没有闪电、真的没有风暴到每分钟 50 次闪光。” “这是一个非常经典的场景，即在龙卷风之前，闪电会显著增加。”
5 月 20 日，当龙卷风袭击摩尔市时，他的网络在下午 2:13 首次看到闪电激增至每分钟约 33 次，此时会发出警告。
下午 2:35，云内闪电达到每分钟 50 次。龙卷风在下午 2:56 在俄克拉荷马州纽卡斯尔着陆。
并非所有的跳跃都意味着风暴会增强或龙卷风会形成。美国宇航局科学家、阿拉巴马大学亨茨维尔分校的博士生克里斯·舒尔茨正在努力找出跳跃与随之而来的极端天气之间的关系。
舒尔茨的博士研究重点是开发一种将闪电跳跃与极端天气联系起来的算法。
如果他能做到这一点——而且他的公式目前正在俄克拉荷马州诺曼的 NOAA 危险天气测试平台上进行测试——他可以帮助预报员提高龙卷风预警的提前时间。
增加七分钟的关键预警
舒尔茨指出：“目前龙卷风的平均提前时间约为 13 分钟。”“使用闪电跳跃来预测极端天气的平均提前时间约为 20.5 分钟。”
额外七分半钟的预警可以挽救生命。
Earth Networks 的马歇尔也专注于改善预警和随之而来的极端天气之间的时间。1 月，他的团队在美国气象学会年会上介绍了使用其闪电网络发布极端天气预警的研究结果。
利用 2011 年飓风季的数据，团队成员发现，从他们基于全闪电网络系统发布的龙卷风预警的平均提前时间为 27 分钟。
NOAA 的麦克唐纳渴望与国家气象局一起测试 Earth Network 的系统。他对该公司开发的一个程序感到兴奋，该程序可以将它感测到的闪电脉冲转化为极端天气将要发生的预测，这与国家气象局的预警系统类似。
麦克唐纳希望在国家气象局进行一项试验，将该程序整合到一些天气预报中心，尽管他正在等待项目资金。
他说：“他们有软件可以确定正在发生多少闪电以及它的移动方向，然后他们实际上会预测未来几个小时内受到威胁的区域。所以这就是我们想要测试的产品。”
潜在的救生员
一些气象局办公室已经有机会测试闪电数据作为极端天气预测的资源。这是因为他们可以访问当地的闪电监测网络。
其中一个网络位于阿拉巴马州亨茨维尔。
亨茨维尔国家气象局站的科学和运营官员布莱恩·卡西昂说，他的办公室近十年来一直在使用闪电数据，但办公室花了一段时间才弄清楚它如何融入其预测中。
卡西昂说：“我个人认为它有可能成为一个改变游戏规则的工具，但它与我们过去使用的非常不同。”“作为预报员，我们正在获得越来越多的数据，我们必须筛选这些数据……所以已经讨论的一件事是如何以最有效的方式将这些信息呈现给预报员，以便帮助他们做出更好的决策。”
国家强风暴实验室和俄克拉荷马州中尺度气象研究合作研究所的研究科学家克里斯汀·卡尔霍恩解释说，这并不像仅仅向预报员提供闪电数据那么简单。
预报员在做出决策并发布龙卷风和极端天气预警等信息时，已经必须筛选大量信息。
这就是为什么卡尔霍恩将舒尔茨的算法交给了危险天气测试平台的预报员。在那里，她获得了他们关于向他们呈现这些信息的最佳方式的反馈。
卡尔霍恩说：“我们现在正在开发闪电跳跃的可视化。一些预报员喜欢被提醒；会发出铃声或出现横幅。一些预报员喜欢将其视为网格。”
卡尔霍恩和卡西昂强调，闪电跳跃信息不是一种单独使用的工具，而是与预报员使用的其他数据（如多普勒雷达）结合使用，它有可能给他们带来额外的优势。
哪个风暴会成为杀手？
卡西昂说：“你可能同时在观察许多风暴，闪电可以帮助你弄清楚哪一个可能更重要或增强得更厉害。”
卡西昂补充说，在阿拉巴马州，龙卷风通常与不是特别大的风暴有关。在这些情况下，闪电跳跃特别有用，并且可以帮助预报员在雷达看到之前 5 到 10 分钟看到极端天气即将来临。
虽然目前气象局没有全国性的闪电网络，但 NOAA 计划于 2015 年末开始发射的下一组地球静止卫星将配备一种称为地球静止闪电绘图仪的仪器。
一旦投入运行，该绘图仪将能够看到整个美国以及地面闪电网络无法到达的大部分大西洋和太平洋上的闪电。
NASA 的舒尔茨实际上正在构建他的算法，同时考虑到这种仪器，即使它离投入使用还有几年时间。
舒尔茨说，卫星绘图仪不太可能使地面闪电传感器退出业务，因为它在区分云对地闪电和云内闪电的能力方面存在局限性。
他说：“这就是地面系统的优点。”
与此同时，Earth Networks 的马歇尔继续他的追求，即使用他的公司已经建立的网络来缩短龙卷风预警的提前时间。
他希望改进龙卷风预警，使其达到人们不仅仅有足够的时间躲在地下室的程度；他想给他们足够的时间躲避。
马歇尔说：“如果你只有 10 到 15 分钟的预警时间，你无能为力。你可以尝试进入你拥有的最安全的位置，但在大型龙卷风中，这无关紧要。”
“如果我们能达到人们有半小时预警时间的地步，那么你实际上可以离开。你可以上车。”
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