鳳凰科技訊 據(jù)科學(xué)日報報道，由于氣候變化導(dǎo)致全球溫度上升，最新的氣候模型預(yù)測本世紀(jì)美國本土發(fā)生閃電的次數(shù)將增加50%。在這項發(fā)表在11月14日的期刊《科學(xué)》上的研究里，美國加州大學(xué)伯克利分校地球與行星科學(xué)教授、勞倫斯·伯克利國家實驗室的科學(xué)家大衛(wèi)·倫普斯(DavidRomps)和他的同事調(diào)查了11個不同氣候模型對降雨量以及云浮力的預(yù)測，并總結(jié)稱這兩個指標(biāo)的結(jié)合效應(yīng)將產(chǎn)生更頻繁的放電。
全球變暖導(dǎo)致閃電發(fā)生次數(shù)增加50%
“隨著氣候變暖，雷暴將變得更具有爆炸性，”倫普斯說道?！斑@與水蒸氣密切相關(guān)，它是大氣層里爆炸性深對流的燃料。變暖導(dǎo)致大氣層里存在更多水蒸氣，設(shè)想一下如果附近有很多燃料，一旦點燃就會發(fā)生巨大爆炸?！?/P>
更多的閃電意味著更多的人身傷害。每年被閃電擊中的人數(shù)從幾百人至一千人不等，其中有一些人甚至直接死亡。但是發(fā)生閃電頻率增加的另一個嚴(yán)重影響便是導(dǎo)致更多野火，因為超過半數(shù)的野火——也往往是那些最難撲滅的——都是由閃電點燃的，倫普斯解釋道。更多的閃電很可能導(dǎo)致大氣層里存在更多氮氧化物，后者對大氣化學(xué)會產(chǎn)生的強烈影響。
雖然某些研究顯示溫度的季節(jié)性或者全年變化與閃電的變化密切相關(guān)，但尚未存在可靠的分析暗示未來可能發(fā)生的情景。倫普斯和他的研究生雅各布·希利（JacobSeeley）提出假設(shè)認(rèn)為，結(jié)合兩個大氣特性——降雨量和云浮力——將可以預(yù)測閃電的發(fā)生。隨后他們調(diào)查了2011年的觀測以查明兩者之間是否存在相關(guān)性。
“閃電是由云層內(nèi)電荷分離所導(dǎo)致的，為了極大化電荷分離，更多水蒸汽以及更重的冰粒子需要上升至大氣層里?！眰惼账拐f道?！拔覀円呀?jīng)知道氣流上升得越快，發(fā)生的閃電越多；降雨量越多，產(chǎn)生的閃電也越多。”
降雨量——也即以雨、雪、冰雹和其它形式的水落入地面的總量——本質(zhì)上來說是對大氣層對流性的測量，而大氣對流會產(chǎn)生閃電。這些對流云層的上升速度是由一個名為對流有效位能（CAPE）的因素所決定的。CAPE是由名為無線電探空儀的氣球運載的設(shè)備測量的，它每天被釋放至美國上空兩次。
“CAPE是對大氣層潛在爆炸性的測量，也即大氣對流，或者說讓空氣穿透上覆的空氣至自由的對流層所需要的空氣浮力是多少?！眰惼账拐f道，“我們提出假設(shè)認(rèn)為降雨量和CAPE將可以預(yù)測閃電?！?/P>
利用美國氣象局的降雨數(shù)據(jù)、CAPE的無線電探空儀測量以及位于紐約州立大學(xué)奧爾巴尼分校的美國國家閃電監(jiān)測網(wǎng)(NationalLightningDetectionNetwork，簡稱NLDN)，科學(xué)家們總結(jié)稱通過這兩個參數(shù)可以預(yù)測閃電77%的變量。
“我們?yōu)檫@兩個因素竟然可以如此精確的預(yù)測閃電而感到震驚，”倫普斯表示。隨后研究人員調(diào)查了11個預(yù)測本世紀(jì)降雨量和CAPE的不同氣候模型，這些數(shù)據(jù)都被存儲在最新的耦合模型比較分析項目（CMIP5）里。CMIP作為氣候建模者的資源庫，提供了研究耦合大氣-海洋一般循環(huán)模型產(chǎn)出的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，這使得不同的模型可以進行相互比較和證實。
“利用CMIP5，我們現(xiàn)在首次利用CAPE和降雨量數(shù)據(jù)計算這些時間序列?！眰惼账菇忉尩?。平均來說，這些模型預(yù)測了截止21世紀(jì)末，全球平均氣溫上升一度會導(dǎo)致美國境內(nèi)CAPE增加11%。由于這些模型在這段時間范圍內(nèi)預(yù)測了較少的平均降雨量增加，CAPE和降雨量的數(shù)據(jù)總共大約預(yù)測了全球平均溫度上升一度會導(dǎo)致美國本土發(fā)生的云地閃電增加12%，或者截止2100年地球溫度增加了4攝氏度，美國本土發(fā)生云地閃電的數(shù)量將增加50%。這一預(yù)測假設(shè)了二氧化碳釋放量將與過去保持一致持續(xù)上升。
至于氣候變暖為什么會導(dǎo)致CAPE增加目前仍是科學(xué)家們感興趣的研究方向，盡管很明顯它與水的基本物理學(xué)特性有關(guān)。暖空氣一般比冷空氣包含更多水蒸氣，事實上，空氣能夠“包含”的水蒸氣總量會隨著溫度的上升指數(shù)增長。由于水蒸氣是雷暴的燃料，因此發(fā)生閃電的速率高度依賴于溫度。
倫普斯計劃在未來調(diào)查美國境內(nèi)閃電增加的分布情況，同時探索閃電數(shù)據(jù)能夠為氣候?qū)W家提供有關(guān)大氣對流的什么具體信息。這項研究的其它合作作者還包括紐約州立大學(xué)奧爾巴尼分校大氣和環(huán)境科學(xué)學(xué)院的大衛(wèi)·沃拉羅（DavidVollaro）和約翰·莫利納里（JohnMolinari）。這項研究得到了美國能源部先進科學(xué)計算研究室、生物與環(huán)境研究室和美國國家科學(xué)基金會的支持。
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