2016年11月17日

　　人類一直受到閃電的驚擾并為之著迷。2016年11月，美國國家航空航天局（NASA）計(jì)劃發(fā)射一顆新衛(wèi)星（譯者注：截止編譯日，已成功發(fā)射），該星將首次對(duì)全球北美地區(qū)閃電現(xiàn)象提供不間斷、高科技觀測(cè)。

　　美國華盛頓大學(xué)（UW）研究人員10多年來一直開展從地面跟蹤全球閃電的科研工作。閃電不僅涉及到公共安全，而且閃電數(shù)據(jù)最近也被引入天氣預(yù)測(cè)工作，UW一項(xiàng)新研究展示了在風(fēng)暴預(yù)報(bào)中應(yīng)用閃電數(shù)據(jù)的方法。

　　UW地球和空間科學(xué)系教授、論文聯(lián)合作者Robert Holzworth表示，當(dāng)看到很多閃電發(fā)生的時(shí)候，就會(huì)知道那里正產(chǎn)生最強(qiáng)對(duì)流，或熱驅(qū)動(dòng)的上升氣流，這就是風(fēng)暴最強(qiáng)烈的位置。幾乎所有的閃電都出現(xiàn)在含有冰的云中，因?yàn)槟抢锎嬖谝还蓮?qiáng)上升氣流。

　　近期在美國氣象學(xué)會(huì)的《大氣與海洋技術(shù)》期刊上發(fā)表的論文，提出了一種將閃電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成相關(guān)天氣信息的新方法。美國國家氣象局開始在最復(fù)雜的預(yù)報(bào)中使用閃電信息。該方法很普通，可以廣泛應(yīng)用于世界各地的各類預(yù)報(bào)系統(tǒng)中。

　　論文作者通過2個(gè)案例進(jìn)行方法測(cè)試：2012夏天席卷美國的德雷科風(fēng)暴系統(tǒng)和2013年在美國中西部地區(qū)導(dǎo)致多人死亡的龍卷風(fēng)。

　　論文第一作者，UW畢業(yè)的研究生，目前就職于天氣公司（The Weather Company）的Ken Dixon指出，利用閃電數(shù)據(jù)校正空氣濕度數(shù)據(jù)足以明顯地提高強(qiáng)降雨、大風(fēng)及風(fēng)暴事件的短期預(yù)報(bào)能力。他的簡易方法也許可能為幾乎沒有地面觀測(cè)的世界部分地區(qū)提升中期（超過幾天的時(shí)間尺度）預(yù)報(bào)水平。

　　該研究項(xiàng)目使用基于UW開發(fā)的世界閃電定位網(wǎng)數(shù)據(jù)，該網(wǎng)的全球閃電數(shù)據(jù)可追溯到2004年。Holzworth主任是一位關(guān)注大氣外層空間變化的等離子體物理學(xué)家。此外，該網(wǎng)的數(shù)據(jù)也面向商業(yè)和政府機(jī)構(gòu)銷售，并和UW以及其他地區(qū)的科學(xué)家們開展科研合作。

　　多年前，Holzworth與UW氣象科學(xué)系同事們一道利用閃電提高預(yù)報(bào)強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴，那些生成雷暴和龍卷風(fēng)的大風(fēng)暴。

　　除了地面站外，天氣預(yù)報(bào)極大地依靠氣象衛(wèi)星信息啟動(dòng)或“初始化”天氣預(yù)測(cè)數(shù)值模型，這是現(xiàn)代天氣預(yù)測(cè)手段的基礎(chǔ)。

　　在沒有地面站的地區(qū)，會(huì)缺失準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的空氣濕度、溫度和風(fēng)速的內(nèi)容信息。

　　論文聯(lián)合作者，UW氣象學(xué)教授Cliff Mass指出，比起幾乎所有其他天氣現(xiàn)象，研究人員最缺少雷暴的技術(shù)。該論文顯示出研究閃電信息的可能。研究結(jié)果顯示出閃電數(shù)據(jù)對(duì)于提高高分辨率雷暴和強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)水平方面具有潛能。新方法對(duì)于預(yù)報(bào)沒有地面儀器的海上風(fēng)暴有幫助。Mass提到,更好地了解強(qiáng)閃電熱帶海洋風(fēng)暴可以提高對(duì)遠(yuǎn)離赤道地區(qū)的天氣預(yù)報(bào)水平，因?yàn)槿蛟S多天氣系統(tǒng)的形成源自熱帶地區(qū)。

　　該研究項(xiàng)目由美國國家航空航天局（NASA）和美國國家海洋與大氣管理局（NOAA）資助。UW氣象學(xué)教授Greg Hakim是另一位論文聯(lián)合作者。

　　世界閃電定位網(wǎng)絡(luò)始建于2003年，設(shè)有25個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)?，F(xiàn)在，在全球的大學(xué)或政府研究機(jī)構(gòu)中設(shè)置了大約80個(gè)主站點(diǎn)，覆蓋范圍包括從芬蘭到南極地區(qū)。

　　最新關(guān)于分析閃電如何出現(xiàn)的觀點(diǎn)認(rèn)為，是對(duì)流云內(nèi)冰粒子分離成較輕或較重的塊，導(dǎo)致云內(nèi)帶電區(qū)域的形成。如果強(qiáng)上升氣流的風(fēng)使高度分離到足夠大，就會(huì)產(chǎn)生電流抵消電荷的差異。

　　一道閃電產(chǎn)生的電磁脈沖可以在幾分之一秒內(nèi)覆蓋全球1/4地區(qū)。通過每個(gè)閃電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)8到12英尺（2.5米到3.6米）的10千赫頻率主機(jī)天線，發(fā)送信息至每臺(tái)聯(lián)網(wǎng)筆記本電腦的聲卡上。當(dāng)5個(gè)或以上站點(diǎn)記錄到1次脈沖的時(shí)候，UW的計(jì)算機(jī)進(jìn)行1次閃電登記，然后對(duì)不同站點(diǎn)的到達(dá)時(shí)間進(jìn)行三角測(cè)量確定閃電發(fā)生準(zhǔn)確位置。

　　該網(wǎng)絡(luò)在線地圖在谷歌地球（Google Earth）上顯示最近30分鐘的閃電情況。另一個(gè)顯示方式，是在NASA云圖上顯示世界不同地區(qū)近40分鐘的閃電情況，每30分鐘進(jìn)行衛(wèi)星數(shù)據(jù)更新。該項(xiàng)目是運(yùn)行時(shí)間最長的實(shí)時(shí)全球閃電位置監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，由全球科研團(tuán)體共同操作。

　　閃電每年造成數(shù)百人死亡。此威脅也許正在增長—近期研究預(yù)估，氣候變化將導(dǎo)致閃電發(fā)生的更為頻繁。

　　Holzworth表示，直到研究人員獲取了更多數(shù)據(jù)，評(píng)審委員會(huì)才能關(guān)注這種長期變化。值得注意的是，研究人員發(fā)現(xiàn)了在人們沒有預(yù)期到的一些地方發(fā)生閃電，這是一個(gè)致命的問題。

　　NASA發(fā)射的GOES-R衛(wèi)星，是首顆搭載1個(gè)連續(xù)監(jiān)測(cè)閃電脈沖儀器的地球同步衛(wèi)星。Holzworth將幫助進(jìn)行新儀器校準(zhǔn)工作，對(duì)照網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，使用亮度確定閃電。作為一項(xiàng)閃電觀測(cè)的潛在應(yīng)用項(xiàng)目，NASA對(duì)該研究項(xiàng)目給予資助。

　　Holzworth指出，GOES-R將為北美和南美地區(qū)提供更為精準(zhǔn)、完整的閃電觀測(cè)結(jié)果，這將對(duì)全球數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充。各閃電研究團(tuán)體對(duì)此次衛(wèi)星發(fā)射翹首以盼。不管是作為一種災(zāi)害，還是作為一個(gè)預(yù)報(bào)工具，它對(duì)提升了解閃電都具有潛能。

　　原文題目：How lightning strikes can improve storm forecasts

　　資料來源：https://www.sciencedaily.com/releases/2016/11/161111094820.htm

　　（王化編譯，殷永元審核）