鳳凰科技訊 據(jù)科學(xué)日?qǐng)?bào)報(bào)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(xiàng)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(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家大衛(wèi)·倫普斯(DavidRomps)和他的同事調(diào)查了11個(gè)不同氣候模型對(duì)降雨量以及云浮力的預(yù)測，并總結(jié)稱這兩個(gè)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(duì)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(diǎn)燃就會(huì)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(gè)嚴(yán)重影響便是導(dǎo)致更多野火，因?yàn)槌^半數(shù)的野火——也往往是那些最難撲滅的——都是由閃電點(diǎn)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(duì)大氣化學(xué)會(huì)產(chǎn)生的強(qiáng)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(gè)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?！?/P>

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(duì)大氣層對(duì)流性的測量，而大氣對(duì)流會(huì)產(chǎn)生閃電。這些對(duì)流云層的上升速度是由一個(gè)名為對(duì)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(yùn)載的設(shè)備測量的，它每天被釋放至美國上空兩次。

“CAPE是對(duì)大氣層潛在爆炸性的測量，也即大氣對(duì)流，或者說讓空氣穿透上覆的空氣至自由的對(duì)流層所需要的空氣浮力是多少。”倫普斯說道，“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(gè)參數(shù)可以預(yù)測閃電77%的變量。

“我們?yōu)檫@兩個(gè)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(gè)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(chǔ)在最新的耦合模型比較分析項(xiàng)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(jìn)行相互比較和證實(shí)。

“利用CMIP5，我們現(xiàn)在首次利用CAPE和降雨量數(shù)據(jù)計(jì)算這些時(shí)間序列。”倫普斯解釋道。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(huì)導(dǎo)致美國境內(nèi)CAPE增加11%。由于這些模型在這段時(shí)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(huì)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(huì)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(shí)上，空氣能夠“包含”的水蒸氣總量會(huì)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(jì)劃在未來調(diào)查美國境內(nèi)閃電增加的分布情況，同時(shí)探索閃電數(shù)據(jù)能夠?yàn)闅夂驅(qū)W家提供有關(guān)大氣對(duì)流的什么具體信息。這項(xiàng)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(xiàng)研究得到了美國能源部先進(jìn)科學(xué)計(jì)算研究室、生物與環(huán)境研究室和美國國家科學(xué)基金會(huì)的支持。