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            科學家首次開發出閃電預測模型

            來源:中國科學報   發布時間:2018年09月25日15:12
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              天氣模型可以很好地預測大型風暴,但是對于閃電的預測依然捉襟見肘。如今,研究人員已經創建了一種閃電的全球模擬技術,能夠更準確地捕捉到閃電發生的時間和地點——這可以幫助人們避免與它們遭遇,例如工作中的飛行員。

              閃電的產生通常需要兩種因素。首先,它需要溫暖、上升的空氣或對流來制造雷雨云。其次,它還需要雷雨云能夠容納被稱為霰的冰凍微粒。這些微粒的碰撞使電荷發生轉移,進而產生了一個電場。當電場變得足夠大時,一個閃電球便會形成。

              天氣和氣候模型將大氣劃分為一定大小的網格,但它們一直難以模擬閃電的形成,因為這些模型的空間分辨率太粗糙了,通常是100公里左右。對于計算機來說,產生對流雷雨云和霰的過程因為發生在一個過小的范圍內而無法在任何合理的時間內在全球范圍內模擬它們。為了進行每日的預測,天氣模型不得不轉而依賴將諸如對流之類的因素“參數化”的方法,這是一種可以快速執行的特殊經驗法則。

              為了避免這樣的假設,埃克塞斯郡英國國家氣象局氣象辦公室云科學家Paul Field和他的同事,在一個全球模型中模擬了5年的閃電,該模型可以解決10公里以內的細節。這使得研究人員能夠準確地模擬對流云的形成過程,盡管他們仍然需要對霰的形成做出假設。

              即便如此,該團隊的模型依然準確指出了南美洲、非洲和東南亞的閃電熱點地區。這些地區每年每平方公里有近100次閃電發生。該模型還準確捕捉到了通常在當地時間下午3點左右發生的閃電的情況。Field說,這個時間是有意義的,因為此時地面已經變暖了,而更加溫暖的空氣也有時間向上移動并形成云。

              這一模型還再現了一些現實世界的閃電特性。例如,新模型準確展示了每天晚些時候非洲維多利亞湖上空的閃電是如何發生的。Field表示,這種效應是由于湖水的水溫升高要比周圍的陸地慢,導致了暖空氣的上升延遲。

              該研究小組日前在《地球物理研究雜志》上發表報告稱,這一模型還再現了北美大平原上的閃電向東移動的過程,而這是由盛行風引起的。

              研究人員認為,這些新的閃電地圖可能會對飛機避免閃電威脅提供更好的估計結果。Field說,科學家可以利用這個模型生成一幅航空氣象災害地圖,因為現有的地圖“相當粗糙”。

              并未參與該項研究的英國利茲大學大氣科學家Declan Finney說,這項工作還可以用來預測在不同的氣候變化場景下,閃電模式可能會發生怎樣的變化,這些變化將會影響地球的大氣層。

              (來源:中國科學報 責任編輯:張明祿)

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