为何海上的闪电十分罕见？
异乡人 | 2022-12-21 | 分类: 日志, 科学 | 标签：宇宙, 自然 | 1 条评论
尽管地球上的大部分降雨都落入了海洋，但在海洋上闪电却意外地非常罕见。几十年来，科学家并不确定这是为什么。最近有一项研究表明，这可能是因为盐雾（salt spray，大气中由含盐的微小液滴组成的系统）会阻碍云积累足够的电荷来产生闪电。
雷暴期间，天空的上部会形成巨厚的带电云层。这是因为向上移动的气流有助于这些厚云上升至足够高的高度，使云的上部冻结成由霰（graupel，雪状的粒子）和小冰晶组成的混合物。随着这些雪状的粒子与冰晶相互碰撞，它们之间就会开始发生电荷转移。这通常会使较大的霰粒子带上负电荷，并使较小的冰晶带上正电荷。
这些带电荷的冰晶非常轻盈，所以上升气流会将它们带到云的顶部。相比之下，更重的霰却往往会沉到云底。随着时间推移，冰晶与霰的分离就会导致云顶（带正电荷）与云底（带负电荷）之间产生一个电场。无论是云顶与云底之间，还是云与陆地之间，只要具有足够大的电荷差异，就会产生闪电。
通常而言，大气中的小液滴可以通过凝结在微小的尘埃和烟尘上，从而形成云。但如果存在可以吸收水分的海盐大颗粒（海雾中富含这种粒子），那么大气中的小液滴就会通过与这种粒子结合，从而以更快的速度长大。不过，这些小液滴很快就会变得非常重，以至于云还没来得及升到足够高的高度来积累电荷，它们就以雨的形式降落下来了。对于这种可以抑制海上出现闪电的机制，虽然早就有科学家提出，但却没有在全球气象观测中找到证据。
为此，来自中国、以色列和美国的研究人员收集了全球范围内关于云和闪电的数据，以及大气中粒子（如颗粒污染物、灰尘和盐粒）的预期分布。通过使用这些数据，他们分析了不同类型的云（这些粒子的不同组合）是如何随时间演变的，然后再将这些信息与何时以及是否会出现降雨和闪电的情况相对比。他们发现，在大气中含有盐雾的地区看到闪电的次数减少了90%。相关研究发表在《自然·通讯》（Nature Communications）杂志上。
以色列希伯来大学的大气科学家丹尼尔·罗森菲尔德（Daniel Rosenfeld，这项研究的共同作者）表示：“我们能够将小粒子和较大的海雾粒子对闪电的影响区分开来。”他补充道，当气候科学家试图预测降雨的时间和地点时，常常会忽略这些粒子的影响。罗森菲尔德说：“如果你不将它们纳入天气预测模型，甚至不在气候预测模型中考虑它们的作用，你就没有掌握实情，也不会知道关于降水的准确信息。”
但是，这些叫做气溶胶的细颗粒物并不是唯一一种会影响云层内部复杂过程的因素。海洋与陆地上空的大气相比还具有其他不同之处，它们可能也会影响闪电出现的频率。这些差异往往是由当地的天气条件（比如风和温度）导致的。
范霁雯是一名地球科学家，目前在美国西北太平洋国家实验室研究气溶胶、云、降水和气候之间的相互作用。她并未参与这项研究，但她表示：“仅根据观测分析数据，我们很难将气溶胶发挥的作用从其他因素中区别出来。”她建议对巨厚的雷暴云内部发生的过程进行详细的计算机模拟，以便帮助进一步阐明海洋盐雾的重要性，尤其是在判断闪电可能会在何时何地发生时。
有意思