閃電數量之謎

地球上的大部分雨水，都降落在了海洋上。但或許你有所不知的是，以相同的降雨量來說，發生在熱帶海洋上空的閃電數量，要遠遠少于發生在陸地上的。幾十年來，科學家都不確定閃電在陸地和海洋上分布不均的原因。

最近，來自武漢大學的一組研究人員和他們的合作者，想要研究發生在陸地上的風暴和發生在海洋上的風暴在大氣條件上的差異。通過分析熱帶陸地和海洋在 5 年期間的大氣數據，他們得出結論認為：是海洋飛沫中的鹽，阻礙了云層的充電，減少了雷暴期間發生在海洋上空的閃電活動。

研究人員已經將這一發現發表在了近期的《自然 · 通訊》雜志上。

陸地上的閃電

在陸地上，當云層中向上移動的空氣幫助云上升得足夠高時，云層的頂端就會凍結成顆粒狀的冰晶。當這些氣溶膠顆粒物開始相互碰撞時，它們會傳遞電荷。通常來說，較大的冰晶會帶負電，而較小的冰晶會帶正電。

帶正電的微小冰晶非常輕，上升的氣流可以將它們帶到云的頂部；而較大的冰晶則較重，它們會因為重力效應而往下沉。隨著時間的推移，這種分離會使得云層的頂部帶正電，底部帶負電。當這種電荷差足夠大時，閃電就發生了。

地面上的雷暴活動可以由這些已知的熱力學效應，以及氣溶膠 - 云 - 降水之間的相互作用來很好地加以解釋，卻無法解釋海洋上的情況。

粗的海鹽顆粒

在新研究中，研究人員分析了在 2013-2017 年間，于非洲和鄰近海洋（西經 50° 至東經 50°，和南緯 20° 至北緯 20° 之間）上觀測到的云頂溫度、降雨、閃電等數據，發現了在這種差異上可能起到了重要作用的因素。

在 2013-2017 年間所檢測到的閃電密度數據，圖中由灰色方框圈定的范圍（50°W-50°E，20°S-20°N），是研究人員感興趣的區域。（圖／Z. Pan et. al / Nature）

通過對云層、雷擊和大氣中污染物、灰塵和鹽等顆粒的預期分布進行全球測量，研究人員觀察了有著這些顆粒的不同組合的云會如何隨時間的推移而演變。他們發現，粗的顆粒物（半徑 >1μm）和細的顆粒物（半徑 <1μm）有著明顯不同的效應：無論是在海洋上空還是陸地上空，添加細的顆粒物都會顯著增加閃電的密度；而如果添加粗的顆粒，則會削弱云內的對流并減少閃電。

當海水蒸發時，水中會承載大量的鹽。當這些吸水性良好的粗鹽顆粒存在于海洋飛沫中時，它們形成的液滴往往比在陸地形成的液滴更大更重。這會導致云中的水在上升到足夠高的高度以形成冰晶之前，就以雨水的形式落下了。如此一來，便大大減少了閃電發生的數量。研究人員發現，添加粗的海鹽顆粒可以減少 90% 的閃電。

改善天氣預測模型

其實，以前就有人提出過這種在海上抑制閃電的機制，但一直以來都缺乏全球天氣觀測到相關的證據。新的研究結果清晰地顯示了海洋飛沫中的顆粒對閃電的影響。這不僅幫助我們為熱帶海洋上空的閃電數量為何比陸地上空的閃電數量少提出了一個合理的解釋，而且也有助于我們更好地理解這種現象對氣候的影響。

當氣候科學家試圖預測降雨的時間和地點時，空氣中的顆粒物所造成的影響常常會被忽略。但是，如果不把這些因素考量進天氣預測模型，就難以進行正確的降水預測。新的發現或將有助于提高氣候模型和氣象報告的準確性，也可能會帶來一些在云中撒鹽以降低雷暴嚴重程度的嘗試。