对地球闪电的新认识

自从人类诞生以来，闪电就一直是人们好奇和敬畏的源泉。

虽然地球上任何时候都会有数十次闪光爆裂，但这些短暂的电放电--通常持续时间不到30微秒--对研究来说仍然是不同寻常的挑战。

然而，近几十年来，卫星在加深我们对闪电的理解方面做了很多工作。

自20世纪90年代以来，太空中的传感器提供了高质量的闪电观测，使大气科学家有可能量化和绘制全球闪电分布图。

最早的闪电活动全球地图之一于2001年发布，数据来自商业OrbView-1卫星上的光学瞬变探测器(OTD)和美国宇航局TRMM卫星上的闪电图像传感器(LIS)。

二十年后，安装在国际空间站(ISS)上的第二个LIS正在增加长期记录，并制作更新、更好的全球闪电活动地图。

上面的地图利用了来自多个传感器的观测结果--ISS LIS、TRMM LIS和OTD。

来自洛斯阿拉莫斯国家实验室和阿拉巴马大学亨茨维尔分校的科学家，在2021年3月发布了一份更新的地图。

美国宇航局马歇尔太空飞行中心的研究人员根据国际空间站LIS三年的观测结果，于2020年7月发布了一张类似的闪电活动地图。

美国宇航局马歇尔的大气科学家帕特里克·加特林解释说：“国际空间站LIS的最新和值得注意的是，它给我们提供的观测结果比TRMM得到的南北距离都要远得多。”

国际空间站LIS的观测范围延伸到北纬55度和南纬55度，深入加拿大和巴塔哥尼亚。

早期的全球闪电地图使用的是仅限于热带地区的TRMM LIS观测数据。

NASA Marshall的大气科学家蒂姆·朗(Tim Lang)说：“拥有ISS LIS数据的一个令人兴奋的地方是，我们开始能够将现在闪电发生的情况与我们在20世纪90年代通过OTD看到的情况进行比较，并与我们在21世纪头10年和21世纪头10年通过TRMM LIS看到的情况进行比较。”

“与地面网络相比，卫星还有一个固有的优势，因为我们在网络中没有缝隙，而且我们在海洋上进行了测量。”

早期的闪电活动地图将闪电指定为地图上的单个坐标。

通过重新处理所有的OTD和LIS数据，科学家们能够包括水平维度。

洛斯阿拉莫斯国家实验室的迈克尔·彼得森解释说：“我们的分析解释了这样一个事实，即闪电可以水平传播，而不仅仅是从云层垂直传播到地面。”

“考虑这种新的气候学的一种方式是，它告诉我们，无论闪电在哪里开始或结束，观测者可以预期闪电在头顶上可见的频率。”

彼得森补充说：“有些闪电--我们称之为巨型闪光--实际上传播了令人难以置信的长水平距离，有时甚至长达数百公里。”

有记录以来最长的闪电跨度为709公里(440英里)，2018年在阿根廷和巴西上空嘎嘎作响11秒。

虽然新的方法确实改变了我们理解闪电的一些细节，但总体模式仍与以前相似。

委内瑞拉北部的马拉开波湖(如上图所示)的平均闪光率为每天389次，是世界上闪光密度最高的湖。

该地区独特的地理位置助长了天气模式，使其成为雷雨和闪电的磁铁。

位于卢旺达和刚果民主共和国交界处的基伍湖沿岸地区以平均每天368次闪光紧随其后。

虽然研究人员仍在协调各种数据记录，但他们乐观地认为，卫星数据将被证明有助于识别闪电活动的趋势。

他们还希望能够确定气候变化是否正在影响闪电。

一些科学家预计，随着世界变暖、天气锋面和风暴路径的调整，这种模式将会改变。

闪电导致温室气体二氧化氮的产生，也是全球变暖的直接原因。

朗说：“由于世界气象局最近将闪电添加到其基本气候变量列表中，因此研究气候变化对闪电的影响变得更加紧迫。”