本月早些时候，“格雷森”冬季风暴（Winter Storm Grayson）横扫美国东海岸时，带来了几份不受欢迎的“礼物”——严寒、停电、沿海洪水以及从弗吉尼亚州到缅因州的白茫茫一片。但这场暴风雪也让纽约州和新英格兰部分地区有机会体验到一种罕见而惊险的天气现象，即“雷打雪”（thundersnow）。当雪暴产生雷声和闪电时，就会发生这种情况，而这一现象曾让气象学家们欣喜若狂。
在暴风雪中看到闪电似乎很奇怪。事实上，雷打雪并没有那么神秘。“闪电和雷声，它们不分日历，不分是一月还是其他月份，”芬兰气象研究所的气候科学家 Antti Mäkelä 在赫尔辛基说道。“如果大气条件合适，闪电就会发生，而且与夏季发生的闪电是同一种类型。”
不过，雷打雪也有其阴暗的一面。冬季雷暴可能特别危险，正是因为它们极其出人意料。幸运的是，我们对预测和理解雷打雪的能力越来越强。
等等。如果和普通闪电一样，那为什么冬天不是一直都有雷打雪呢？
相比于春夏季节产生闪电的风暴，雷打雪风暴通常规模较小，强度也较弱。然而，两种风暴都需要水分和向上的气流来产生闪电。“你需要大气具有不稳定性；这可以说是驱动雷暴和上升运动的燃料，”宾夕法尼亚州立大学大气科学家 Matthew Kumjian 在大学公园说道。
在云层内部，上升的粒子与下落的粒子碰撞并带上电荷。带负电的粒子聚集在云层底部，而带正电的较小粒子则向上聚集。最终，云层会积聚足够的电量，从而以闪电的形式释放出来。
Kumjian 表示，在冬季，这些要素结合的频率不如温暖季节。“人们在国家北部地区可能会遇到的许多日常降雪带，往往不具备产生雷打雪所需的不稳定性。”然而，在湖泊效应降雪中，当冷空气掠过相对较暖的水面时，或者在强烈的西北风暴（nor’easters）中空气被迫抬升时，有时也会形成雷打雪。
Mäkelä 说，雷打雪风暴通常只能产生几道闪电，而夏季雷暴一场可能产生数千道闪电。很多时候，雷打雪风暴甚至要等到飞机飞得离带电荷很重的云层太近时才能触发闪电。
在降雪期间出现闪电的区域，通常也是降雪量最大的区域。Mäkelä 说，与夏季雷暴一样，“大部分的电气化发生在降水开始的地方。”
雷打雪究竟有多罕见？
简而言之：我们不知道。
Mäkelä 表示，有些地区比其他地区更常出现雷打雪，包括靠近大片水域的地区以及美国西部山区部分地区。日本和芬兰似乎尤其容易发生雷打雪，因为它们有很长的海岸线。另一个热点是帕尔默分水岭（Palmer Divide），科罗拉多州中部丹佛和科罗拉多斯普林斯之间的一个大型山脊。当风撞击这个地貌时，它们会被迫抬升，产生引发闪电过程所需的升力。
过去几十年来，科学家们一直在试图弄清楚雷打雪发生的频率。“这类事件……最终看起来极其罕见，也许一年在美国全国只发生几次，”Kumjian 说。“但在最近几十年，我们一直在开发更好的闪电探测工具。”
几年前，他获得了美国国家科学基金会的资助，用于研究科罗拉多州的雷打雪。那一年，Kumjian 和他的同事报告了仅在科罗拉多州北部就有 17 场不同的雷打雪风暴。“之前的气候学认为该地区每年应该只有不到一次，所以我想，可以说它比人们想象的要常见，”Kumjian 说。然而，“确切的发生频率仍有待考证。”
他表示，美国国家海洋和大气管理局的 GOES-16 卫星一直在收集美国各地的闪电信息，并且可能能够为我们提供更详细的雷打雪图景。
它危险吗？
雷打雪对飞机来说是个问题。Mäkelä 说，在芬兰，飞机在冬季受到闪电袭击的可能性实际上更高，因为飞行员在温暖的天气里知道要避开雷雨云，但在寒冷的天气里可能不会采取同样的预防措施。2011 年 10 月的一天，有十架起降赫尔辛基机场的飞机遭到闪电袭击。当 Mäkelä 采访飞行员时，一些人报告说暂时失明或失聪。那天的气温略高于冰点，所以他们当时穿越的风暴并非完全是雷打雪，但它确实表明了寒冷天气雷暴的罕见程度——以及飞行员对它们产生闪电的预期有多低。
幸运的是，飞机设计能够承受闪电的袭击。但雷打雪和飞机结合起来，对地面上的人们来说仍然可能是危险的。Mäkelä 说，几年前的冬天，一架试图降落在赫尔辛基机场的飞机触发了一次闪电，闪电击中了地面并引发了一场房屋火灾。
Kumjian 说，对于户外的人们来说，相比于暖季风暴，他们对雷打雪即将发生的预警可能更少。“人们通常不期望在下雪时会发生闪电，所以总有被措手不及的因素，这使得人们更容易受到伤害。”
此外，雷打雪产生的闪电次数不多，这使得人们更容易被吓到。即使之前发生过闪电，你也可能不知道。“雪本身会模糊雷声的声音，所以你听到的雷声不会像通常在暖季雷暴中那样，离闪电发生地点很远，”Kumjian 说。
尽管如此，在雷打雪风暴中被闪电击中的几率远低于夏季风暴，后者会产生更多的闪电。
那么，我们能预测雷打雪吗？
Kumjian 说，预报员在识别像“格雷森”冬季风暴期间哪个地区有高闪电风险方面已经做得相当不错。“事实上，那个大型气旋确实非常活跃。”
一旦巨大的冬季风暴开始，我们甚至可能能够预测即将发生的闪电。预报员已经识别出与电荷增强相关的独特雷达信号。这发生在云中的冰晶被电场捕获时。这使得冰晶倾斜，而不是像你刚丢下的纸一样，长边朝下漂移。“当云中有这种倾斜的冰晶时，它会以某种方式影响雷达信号，显示得很清楚，”Kumjian 说。在西北风暴（nor’easters）中，他发现这表明强大的电场正在形成，并且在接下来的五到二十分钟内可能会发生闪电。
Kumjian 说，这种雷达信号只能由冰引起；雨滴太重，下落太快，受云电场的影响不大。“所以在正常季节的雷暴中，它要么在高处，要么在雷打雪风暴的任何地方。”
这个信号对于夏季风暴来说不太有用；毫无疑问，正在发展的雷暴会产生大量闪电。但雷打雪则不同。“雷达信号可能是一种令人着迷的方式，可以开始提供短时间内的预警，表明有事情正在发生，”Kumjian 说。“当您看到它时，至少预报员可以确定在接下来的 20 分钟内发生闪电的风险要高得多。”
他计划继续研究雷打雪发生的实际频率以及它在全国各地的分布情况。研究这些风暴可以揭示云层需要积聚多少电荷才能自行产生闪电。“我们可以肯定地了解与闪电相关的基本过程，”Kumjian 说。
他自己只经历过一次雷打雪的乐趣。那是在他还是俄克拉荷马州的研究生时，他走出屋外时正好赶上一场暴风雪。“我站在外面没几秒钟，就听到一声相当大的巨响，我赶紧跳回屋里，因为它把我吓了一跳，”他说。
尽管如此，他说，听到（如果没看到的话）这种罕见现象的出现，总是令人兴奋的。Kumjian 说：“这基本上就像暖季的雷暴，只是碰巧在下雪而已。”“但这并没有减损它的魔力。”
