含盐海雾可防止雷击

空气中的海盐颗粒可以阻止云层积聚电荷,从而避免雷击

Lightning over the ocean.

海洋上很少发生闪电。

NurPhoto/Getty Images

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尽管地球上的大部分降雨都发生在海洋上,但海上闪电却出奇地罕见——几十年来,科学家们一直不确定这是为什么。最近的一项研究表明,海雾可能会妨碍云层积聚电荷,从而引发雷击

暴风雨期间在头顶形成的厚云层可能会带电,因为上升的气流帮助它们长得足够高,以至于云层的上部冻结成颗粒状、圆形的雪球(称为霰)和微小的冰晶的混合物。当这些冰和雪颗粒相互碰撞时,它们会转移电荷:较大的霰粒往往带负电,而较小的冰晶最终带正电。

这些带电的冰晶非常轻,以至于上升气流将它们带到云层的顶部,而较重的霰则倾向于下沉。随着时间的推移,这种分离在云层带正电的顶部和带负电的底部之间产生电场。当云层顶部和底部之间或云层和地面之间的电荷差异足够大时,就会发生雷击。


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但是,如果存在大量吸水性海盐颗粒(在海雾中很丰富),那么通常在微小的灰尘和烟尘上凝结形成云的小水滴就会更快地增长,变得足够重,可以在云层长到足以充电之前就以降雨的形式落下。尽管以前有人提出过这种抑制海上闪电的机制,但全球天气观测尚未发现其证据。

为了做到这一点,来自中国、以色列和美国的研究人员收集了全球云层和雷击的测量数据,以及大气中污染物、灰尘和盐等颗粒的预期分布。他们使用这些记录来检查具有不同颗粒组合的云系统如何随时间演变——记录降雨和闪电发生的时间和是否发生。该团队发现,海雾区域的闪电减少了高达 90%。

“我们能够区分小颗粒和大的[海雾]颗粒的影响,”耶路撒冷希伯来大学的大气科学家丹尼尔·罗森菲尔德说,他是Nature Communications杂志上这项研究的合著者。他补充说,当气候科学家试图预测降雨的时间和地点时,这些影响常常被忽略。“如果你没有在天气预报模型中考虑[它们]——甚至在气候预测模型中更是如此——你就无法获得正确的图像,你就无法获得正确的降水,”罗森菲尔德说。

但是,被称为气溶胶的细颗粒并不是影响云层复杂内部的唯一因素。陆地和海洋上由当地天气条件(如风和温度)引起的其他大气差异也可能在闪电发生的频率中发挥作用。“仅基于观测分析,很难将气溶胶效应从[这些其他天气条件]中分离出来,”太平洋西北国家实验室研究气溶胶、云、降水和气候之间相互作用的地球科学家范吉文说。

范吉文没有参与这项新研究,他建议对厚厚的暴风雨云层内部的过程进行详细的计算机建模,这将有助于进一步阐明海盐雾在确定雷击可能发生的时间和地点方面的重要性。

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