根據(jù)新規(guī)定，航線上的閃電突然減半

如果您查看閃電地圖在新加坡港附近，您會注意到一條奇怪的強(qiáng)烈條紋閃電活動就在世界上最繁忙的航道上。事實(shí)證明，閃電確實(shí)是對飛船的反應(yīng)，或者更確切地說是它們發(fā)出的微小粒子。

利用來自全球雷電探測網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，我和我的同事們一直在研究船舶的廢氣羽流如何與閃電頻率增加.

幾十年來，隨著全球貿(mào)易的增加推動了船舶交通量的增加，船舶排放量穩(wěn)步上升。然后，在 2020 年，新的國際法規(guī)將船舶的硫排放量減少 77%。

我們新發(fā)布的研究顯示了雷電如何越過航道幾乎在一夜之間下降了一半在法規(guī)生效后。

這個(gè)計(jì)劃外的實(shí)驗(yàn)表明，可能高達(dá) 10 英里的雷暴對發(fā)射的比一粒沙子還小的顆粒很敏感。

閃電對人類污染的響應(yīng)性有助于我們更接近于理解一個(gè)長期存在的謎團(tuán)：人類排放在多大程度上（如果有的話）影響了雷暴？

氣溶膠顆粒會影響云？

氣溶膠顆粒，也稱為顆粒物無處不在。有些是被風(fēng)吹起的，或者是由生物來源產(chǎn)生的，如熱帶和北方森林.其他是由人類工業(yè)活動產(chǎn)生的，例如運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)燃燒和制造業(yè)。

這很難想象，但在一升空氣（大約一個(gè)水瓶的大?。┲校袛?shù)以萬計(jì)的微小懸浮液體或固體團(tuán)。在污染嚴(yán)重的城市中，可能會有每升數(shù)百萬個(gè)顆粒，幾乎肉眼看不見。

這些顆粒是云形成的關(guān)鍵成分。它們充當(dāng)水蒸氣的種子或原子核凝結(jié)成云滴.氣溶膠顆粒越多，云滴就越多。

在淺云中，例如您可能在晴天看到的蓬松的積云，擁有更多的種子具有以下效果讓云更亮，因?yàn)橐旱伪砻娣e的增加會散射更多的光。

然而，在風(fēng)暴云中，這些額外的液滴會凍結(jié)成冰晶，這使得氣溶膠顆粒對風(fēng)暴的影響難以確定。云滴的凍結(jié)會釋放潛熱并導(dǎo)致冰到碎.

這種凍結(jié)，再加上產(chǎn)生風(fēng)暴的強(qiáng)大熱力學(xué)不穩(wěn)定性，產(chǎn)生了一個(gè)非?；靵y的系統(tǒng)，使難以分離任何一個(gè)因素正在影響他們。

我們不能在實(shí)驗(yàn)室里產(chǎn)生雷暴。然而，我們可以研究在世界上最繁忙的航運(yùn)走廊上發(fā)生的意外實(shí)驗(yàn)。

船舶排放和閃電

發(fā)動機(jī)通常有三層樓高且燃燒粘稠燃料油進(jìn)出港口的船只會排放大量的煙塵和硫磺顆粒。

新加坡港附近的航道是世界上交通量最大的 –大約 20%世界上供船舶使用的船用油就是在那里購買的。

為了限制對港口附近人員的毒性，國際海事組織——一個(gè)負(fù)責(zé)監(jiān)督航運(yùn)規(guī)則和安全的聯(lián)合國機(jī)構(gòu)——于 2020 年開始監(jiān)管硫排放。

在新加坡港，高硫燃料銷量暴跌，從法規(guī)前的近 100% 的船舶燃料增加到法規(guī)后的 25%，被低硫燃料取代。

但是，航運(yùn)排放與閃電有什么關(guān)系呢？

科學(xué)家們提出了許多假設(shè)來解釋閃電和污染之間的相關(guān)性，所有這些假設(shè)都圍繞著實(shí)現(xiàn)云的電氣化：雪花狀冰晶與較密的冰塊之間的碰撞。

當(dāng)帶電的輕質(zhì)冰晶隨著密度較大的冰落下而鼓起時(shí)，云就會變成一個(gè)巨大的電容器，當(dāng)冰晶相互碰撞時(shí)產(chǎn)生電能。最終，那個(gè)電容器放電，射出一道閃電，比太陽表面熱五倍.

我們認(rèn)為，不知何故，來自船舶煙囪的氣溶膠顆粒正在產(chǎn)生更多的冰晶或更頻繁的云碰撞.

在我們最新的研究中，我和我的同事描述了閃電是如何飛越航道的2020 年后下降了約 50%.沒有其他因素，例如厄爾尼諾現(xiàn)象的影響或雷暴頻率的變化，這可以解釋閃電活動的突然減少。我們得出的結(jié)論是，由于該法規(guī)，雷電活動有所下降。

船舶燃料中硫含量的降低意味著水滴凝結(jié)的種子更少，因此，冰晶之間的電荷碰撞更少。最終，足以產(chǎn)生閃電般的風(fēng)暴減少了。

下一步是什么？

更少的閃電并不一定意味著更少的降雨或更少的風(fēng)暴。

關(guān)于人類如何改變風(fēng)暴以及我們將來如何有意無意地改變風(fēng)暴，還有很多東西需要了解。

氣溶膠顆粒是否真的會激發(fā)風(fēng)暴，產(chǎn)生更廣泛、更猛烈的垂直運(yùn)動？或者氣溶膠的影響是特定于閃電產(chǎn)生的特性的？人類是否在全球范圍內(nèi)改變了雷電頻率？

我和我的同事正在努力回答這些問題。我們希望通過了解氣溶膠顆粒對閃電、雷暴降水和云層發(fā)展的影響，我們可以更好地預(yù)測地球氣候在人類排放持續(xù)波動時(shí)將如何反應(yīng)。

克里斯·賴特，大氣科學(xué)研究員，項(xiàng)目氣候變化,華盛頓大學(xué)

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