我们的污染实际上可能导致雷暴

船只可能会播撒云层以产生闪电。

闪电往往会激发我们一种敬畏之情,一种混合着惊奇和恐惧的崇敬感。当闪电划破天际,雷声震耳欲聋,你甚至能在体内感受到它的震动时,人们很容易理解为什么我们的祖先会频繁地将风暴归因于神灵:对于阿兹特克人来说是 Xolotl,对于古希腊人来说是 Zeus,对于北欧神话来说是 Thor。

然而,最近发表在《Geophysical Research Letters》杂志上的一项研究,将我们地球上至少一部分雷暴的功劳归于人类。研究人员发现,船只在航行时排放的污染物会引发雷暴。而且是很多很多的雷暴。事实上,这些海上交通拥挤的区域,其风暴发生率比预期高出两倍。谁能想到,为了满足我们对网上购物的瘾,竟然能产生如此大的影响呢?

研究人员早就知道,如果向大气中注入微小颗粒,就能引发雷暴,并在此过程中产生闪电。闪电是在由冰、液态水和一种剧烈的上下运动(称为上升气流)混合而成的云中形成的。当较重的冰粒子——一种小型冰雹,被云的研究者称为“霰”(graupel)——由于重力向下移动时,较小的、更像雪的颗粒则会因为上升气流而向上移动,它们相互碰撞,从而产生电荷。霰通常带有负电荷,而向上漂浮的雪状颗粒则带有正电荷。因此,当它们碰撞时,就会产生电荷释放,也就是我们看到的闪电火花。

要产生更多的闪电,基本上就是要促进液态水、冷冻水滴和雪状冰晶共存于云中的潜在条件,而这就是气溶胶颗粒的作用所在。它们基本上充当了云层生长扩展的微小“种子”。如果空气过于洁净,形成的云滴就较少,它们会变大变重,收集周围所有可用的水分。这使得它们更容易快速下落,产生雨而没有闪电。换句话说,空气中微小的杂质才是雷暴闪耀的根源。

但我们还不清楚,那些释放这些颗粒的人类活动(如汽车尾气、煤炭和天然气发电厂的排放,以及船用引擎的排放)对地球的“电”排放贡献了多大。2004 年,华盛顿大学的 Robert Holzworth 开始建立一个传感器网络,称为全球闪电定位网络,以帮助弄清这一点。

华盛顿大学西雅图分校的大气科学家 Joel Thornton 说:“每当闪电发生时,大气中的无线电波都会受到干扰。如果你在全球不同地方安装传感器来探测这种干扰,当传感器在不同时间检测到它时,你就可以通过三角定位法确定干扰的来源,从而定位闪电发生的位置。”

通过深入分析数据,Thornton 的合作者,来自阿拉巴马州亨茨维尔市 NASA 马歇尔太空飞行中心的雷达研究员 Katrina Virts,得以绘制出一幅闪电落点的地图。

ship map movement
2012 年 6 月,一幅描绘了船只穿越印度洋及周边海域的地图。大多数穿越印度洋北部的船只都沿着一条狭窄、近乎笔直的航道,位于斯里兰卡和苏门答腊岛之间,纬度约 6 度。在苏门答腊岛以东,船只穿过马六甲海峡向东南方向航行,绕过新加坡,然后向东北方向穿过南海。这些航道中的气溶胶颗粒排放量比该地区其他航道高出十倍以上,是全球最大的排放区域之一。Shipmap.org,由伦敦大学学院能源研究所的 Kiln 创建,是一个关于商业航运路线的互动地图。

Thornton 说:“她指出,有两个区域看起来像是航运通道。”果然,他们发现闪电确实更频繁地发生在航运通道上——就在船只交通的正上方。

Thornton 对气溶胶颗粒——以及它们与云的形成和雷暴的关系——的兴趣,让他意识到催化剂是来自船用尾气的颗粒。与陆地上随处可见的森林火灾、尘埃和污染物不同,深海中颗粒物相对较少。在一条本应颗粒稀少的海洋区域中,突然注入大量的颗粒,导致了风暴数量的急剧增加。

这并不是我们第一次看到煤烟颗粒引发闪电:这是偶尔在火山灰云中形成的所谓“脏雷暴”的根本原因。但这项研究表明,我们陆地上的活动不仅对气候有长期影响,我们的活动(和排放)也能立即影响天气

Thornton 说:“通过向大气中添加船用尾气的颗粒,我们可能会将一些雨暴变成雷暴。”

 

更多优惠、评测和购买指南

 
© .