自從人類誕生以來,閃電就一直是人們好奇和敬畏的源泉。
雖然地球上任何時候都會有數十次閃光爆裂,但這些短暫的電放電--通常持續時間不到30微秒--對研究來說仍然是不同尋常的挑戰。
然而,近幾十年來,衛星在加深我們對閃電的理解方面做了很多工作。
自20世紀90年代以來,太空中的感測器提供了高質量的閃電觀測,使大氣科學家有可能量化和繪製全球閃電分佈圖。
最早的閃電活動全球地圖之一於2001年釋出,資料來自商業OrbView-1衛星上的光學瞬變探測器(OTD)和美國宇航局TRMM衛星上的閃電影象感測器(LIS)。
二十年後,安裝在國際空間站(ISS)上的第二個LIS正在增加長期記錄,並製作更新、更好的全球閃電活動地圖。
上面的地圖利用了來自多個感測器的觀測結果--ISS LIS、TRMM LIS和OTD。
來自洛斯阿拉莫斯國家實驗室和阿拉巴馬大學亨茨維爾分校的科學家,在2021年3月釋出了一份更新的地圖。
美國宇航局馬歇爾太空飛行中心的研究人員根據國際空間站LIS三年的觀測結果,於2020年7月釋出了一張類似的閃電活動地圖。
美國宇航局馬歇爾的大氣科學家帕特里克·加特林解釋說:“國際空間站LIS的最新和值得注意的是,它給我們提供的觀測結果比TRMM得到的南北距離都要遠得多。”
國際空間站LIS的觀測範圍延伸到北緯55度和南緯55度,深入加拿大和巴塔哥尼亞。
早期的全球閃電地圖使用的是僅限於熱帶地區的TRMM LIS觀測資料。
NASA Marshall的大氣科學家蒂姆·朗(Tim Lang)說:“擁有ISS LIS資料的一個令人興奮的地方是,我們開始能夠將現在閃電發生的情況與我們在20世紀90年代透過OTD看到的情況進行比較,並與我們在21世紀頭10年和21世紀頭10年透過TRMM LIS看到的情況進行比較。”
“與地面網路相比,衛星還有一個固有的優勢,因為我們在網路中沒有縫隙,而且我們在海洋上進行了測量。”
早期的閃電活動地圖將閃電指定為地圖上的單個座標。
透過重新處理所有的OTD和LIS資料,科學家們能夠包括水平維度。
洛斯阿拉莫斯國家實驗室的邁克爾·彼得森解釋說:“我們的分析解釋了這樣一個事實,即閃電可以水平傳播,而不僅僅是從雲層垂直傳播到地面。”
“考慮這種新的氣候學的一種方式是,它告訴我們,無論閃電在哪裡開始或結束,觀測者可以預期閃電在頭頂上可見的頻率。”
彼得森補充說:“有些閃電--我們稱之為巨型閃光--實際上傳播了令人難以置信的長水平距離,有時甚至長達數百公里。”
有記錄以來最長的閃電跨度為709公里(440英里),2018年在阿根廷和巴西上空嘎嘎作響11秒。
雖然新的方法確實改變了我們理解閃電的一些細節,但總體模式仍與以前相似。
委內瑞拉北部的馬拉開波湖(如上圖所示)的平均閃光率為每天389次,是世界上閃光密度最高的湖。
該地區獨特的地理位置助長了天氣模式,使其成為雷雨和閃電的磁鐵。
位於盧安達和剛果民主共和國交界處的基伍湖沿岸地區以平均每天368次閃光緊隨其後。
雖然研究人員仍在協調各種資料記錄,但他們樂觀地認為,衛星資料將被證明有助於識別閃電活動的趨勢。
他們還希望能夠確定氣候變化是否正在影響閃電。
一些科學家預計,隨著世界變暖、天氣鋒面和風暴路徑的調整,這種模式將會改變。
閃電導致溫室氣體二氧化氮的產生,也是全球變暖的直接原因。
朗說:“由於世界氣象局最近將閃電新增到其基本氣候變數列表中,因此研究氣候變化對閃電的影響變得更加緊迫。”