虽然飓风和龙卷风等极端天气通常只袭击地球上的特定区域，但闪电可以在任何地方发生。而且确实如此，而且非常频繁。一道闪电划过天空，大约每秒钟 100 次击中世界某处的地面。 这相当于一天发生 800 万次闪电——是的，你没看错：仅仅一天。
现在，一项新的研究发现，随着地球变暖，至少在美国大陆上空，闪电可能会比这更加频繁地划过天空。
多年来，科学家们一直在探索地球持续变暖可能如何影响极端天气，尽管大部分注意力都集中在诸如 飓风和 强降雨等灾害上。 虽然这些事件是主要的杀手，但闪电也是一个重大的危险。 今年到目前为止，美国已有 25 人因雷击身亡，闪电还是 美国一半以上野火的起因，给人类基础设施和自然生态系统都带来了压力。
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但是到目前为止，对于随着大气中 温室气体积累，地球温度升高，闪电可能会发生怎样的变化，人们的关注相对较少。 迄今为止已完成的研究估计，气温每升高摄氏度，闪电增加的幅度在 5% 到 100% 之间——这是一个非常大的范围。
这项新研究详细发表在 11 月 13 日出版的 《科学》杂志上，它发现了一种相对简单的方法，可以使用其他大气因素来预测闪电发生率的变化。 研究结果表明，全球气温每升高摄氏度（约 2 华氏度），闪电发生率将增加 12%。 这意味着到本世纪末将增加 50%。
“出色”的闪电数据
该研究的作者，在 加州大学伯克利分校研究大气动力学的 David Romps 告诉气候中心，他最初的目的不是研究变暖对闪电的影响，而是试图利用闪电来“了解美国上空的对流是如何、何时、何地以及为何出现的”。 （对流是驱动雷暴的过程。）
碰巧的是，Romps 所说的“非常出色”的闪电数据集来自 国家闪电探测网络，该网络记录了美国每年大约 2000 万次云地闪电中的每一次发生的时间和地点。
在探索最初问题的过程中，Romps 开始怀疑是否可以使用其他大气变量来预测闪电发生率。 他说，在科学领域，“你最终做的和你最初想做的往往不一样”。
他研究的特定变量可以用作衡量风暴对流的指标，其理念是更剧烈的对流与更多的闪电有关。 这些变量包括风暴中的降雨量以及大气中可用于驱动风暴对流的能量。
单个气象站的测量结果表明，这些因素可能与闪电发生率有关，但它们相当分散。 虽然 Romps 对此持怀疑态度，但这足以让他开始深入挖掘数据。
首先，Romps 制作了一些简单的地图：一张显示了 2011 年美国大陆的闪电击中数据。另一张结合了同年的降水和对流能量数据（这是唯一一年可以获得所有三个变量数据的年份）。 这两张地图显示出惊人的相似性，闪电最多的区域与另外两个因素较高的区域在很大程度上重合。
“我对此感到困惑，”Romps 说。“在观测中，你很少看到如此好的相关性，尤其是对于三个完全独立的数据集而言。”
一张比较闪电与另外两个因素随时间变化的图表更加令人震惊，所有三个因素的峰值和谷值都惊人地吻合。 Romps 感到，嗯，震惊了。
“基本上，就在那时我惊掉了下巴，”Romps 说。“那时我们就知道我们真的发现了什么。”
Romps 说，这种匹配表明，与其他研究先前使用的方法相比，使用降水和风暴能量数据是“一种更可靠的预测闪电的方法”。
变暖世界中的闪电
这也很幸运，因为来自 政府间气候变化专门委员会最新评估的最新一批气候模型是第一个包含这两个因素的模型，这意味着 Romps 和他的同事可以使用该模型数据来预测未来变暖情况下闪电发生率的变化。
通过运行数据，研究小组发现，预计气温每升高摄氏度，闪电将增加约 12%（上下浮动 5%），21 世纪将增加约 50%。 按照平均每年 2000 万次闪电计算，到 2100 年，美国大陆每年将发生约 3000 万次闪电。
考虑到强降水和风暴能量都与大气中可用的水蒸气量有关，并且变暖的大气的主要公认结果之一也是更潮湿的大气，因此结果在物理上是合理的。 本质上，更多的水分意味着更强烈的雷暴，从而意味着更多的闪电。
特拉维夫大学 Tel Aviv University的大气科学家 Colin Price 是少数研究变暖与闪电问题的人之一，他说这项研究的结果与他在 1994 年发表的关于全球范围的 研究结果基本一致，“因此我很高兴看到这项研究支持了我们早期的工作。”
未参与这项新研究的 Price 说，这项研究中调查的因素可以说明闪电发生率，这“并不令人惊讶”。 “但我确信还有许多其他指标和参数可能同样可以很好地预测闪电。 而且，这些替代指标很可能会因地区和季节而异，”他在一封电子邮件中说。
这种变化是这项新研究没有关注的，因为它只考察了美国大陆。“我们不知道这种增加在季节或地理上是如何分布的，”Romps 说，这是下一步的研究方向之一。
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本文经 气候中心许可转载。 该文章于 2014 年 11 月 13 日首次发布。