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Aug. 19 2019

北極附近發生48次閃電雷擊,這可不正常

  • 這片距離北極不到556公里的區域在8月10日星期六傍晚記錄到許多閃電雷擊的發生。這是首次在這麼北的地區見到這麼多閃電雷擊。 PHOTOGRAPH COURTESY NATIONAL WEATHER SERVICE, FAIRBANKS

    這片距離北極不到556公里的區域在8月10日星期六傍晚記錄到許多閃電雷擊的發生。這是首次在這麼北的地區見到這麼多閃電雷擊。 PHOTOGRAPH COURTESY NATIONAL WEATHER SERVICE, FAIRBANKS

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一個整體來說較溫暖的北極,提供了雷雨雲北移所需要的能量。

閃電總是在發生,但世界上有些地區的發生率卻少上很多,其中包括北極附近。閃電的產生所需的大氣不穩定度通常會在乾冷空氣踞坐在濕暖空氣上時發展出來。但在極高緯度地區,那種較熱、較溼的空氣通常不會出現。

這就是為什麼當有閃電於8月10日在在距離北極不到556公里的地方被偵測到時,科學家們會大吃一驚的原因。這個現象不尋常到連美國國家氣象局(National Weather Service)的阿拉斯加費爾班克(Fairbanks)辦公處也在推特上強調這件事。他們有一則公告甚至說這是「就阿拉斯加預報人員記憶所及發生在最北的雷擊事件之一。」

雖然上演這齣閃電秀需要很多因素的配合,但是在這個氣象謎團的背後,氣候變遷的陰魂始終徘徊不去。很可能是異常溫暖的北極地區,大量減少的海冰,或許還要算上北極圈內史無前例的野火所產生的煙霧,再加上其他各種因素,共同造成了這次閃電意外地出現在這麼靠近世界最北的地方。

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「今年是極北地區非常特別的一年以及非常特別的夏季,」加州大學洛杉磯分校(University of California, Los Angeles)的氣候學家丹尼爾‧史溫(Daniel Swain)說。

北極地區這裡很多怪異的事情正在發生,而在那增長中的怪事清單上,古怪的閃電也算上一筆。

天打雷劈

這些閃電是由維薩拉全球閃電資料庫(Vaisala GLD360)網路偵測到的,這個網路使用散布於全球的GPS同步無線接收器來找出閃電放電時所釋放的強力無線電波暴(radio bursts)。個別的感應器能在距閃電源頭近1萬公里處偵測到這種無線電波暴,所以這個網路能看到地球上任何地方的閃電,包括偏遠的北極。

萊恩.薩德(Ryan Said)是維薩拉的研究科學家和GLD360系統的發明人,他解釋說以前在北極周圍556公里內確實有閃電發生的紀錄。從2012到2017年間,這個區域每年夏天看到閃電的日數不超過一天,有時候甚至完全沒有。在這幾年內,這個地區的單日放電次數最高記錄是六次。

而這個周末的風暴之所以特別就是在短時間內偵測到大量的閃電放電。從北極向外556公里內個別的放電事件就有48次,在1111公里範圍內更是超過1000次。

閃電在北極圈(Arctic Circle)內一般來說不是那麼罕見,而且阿拉斯加北部和西伯利亞的部分地區幾乎是每個夏天都看得到一些閃電。不過,史溫說,一旦從北極海沿岸往北,就很少出現強烈上升氣流和足夠的大氣不穩定度來產生製造閃電的雲。

閃電較「青睞」那種能讓帶電水粒子或冰粒子有足夠分離空間的高聳雲朵,但這種雲在北極並不容易出現。這裡的對流層頂(tropopause)──蓋在大氣天氣活躍層上的一層穩定空氣層──的高度大約只有赤道地區的一半,這表示雲很難發展到能產生關鍵的電荷分離所需要的高度,史溫說。

有鑑於此,科學家對這次的閃電偵測起初持懷疑態度是可以理解的,史溫說。在那麼北的地方確實不該發生這麼多閃電。

加熱製造出風暴

瑞克.托曼(Rick Thoman)是國際北極研究中心(International Arctic Research Center)的阿拉斯加氣候專家,他對這次閃電是如何產生有所推斷。一團濕熱的空氣從西伯利亞向北移動時被舉升到海水和大氣底下數個冰冷空氣層的上方。這使得大氣形成了非常強的降溫率,空氣溫度隨著高度上升而急遽下降。

這麼強的溫度梯度再加上氣團內很高的水氣含量,促使如巨濤般能產生閃電的雲生成。這種事很顯然並不常發生,那麼今年有何特別之處?

在歷史上北極地區的海水即使在夏季也是凍結成冰的,史溫說。不過這種情況愈來愈難維持,而今年夏天,海盆有些地區根本就沒有冰。

「今年是整個北極地區異常溫暖且缺少海冰的一年,」他說,而這些事先具備的條件很可能在某種程度上為閃電降臨架好了舞台。

北極海沿岸周圍的海水目前是異常的溫暖,因為它們沒有能反射日光的海冰保護,而在夏季日光下曝曬了好幾個月。這個機制和整體較為溫暖的北極共同提高了這個地區大氣的溫度和濕度。

在過去這種暖濕空氣煙流從西伯利亞向北移動時會遇上海冰,然後很快就會冷卻或漸漸消失。現在這種較暖又沒有冰的海洋就可能讓暖煙流北上到更靠近北極的地方。

而同時在整個西伯利亞肆虐的強烈野火也可能為暖濕氣團注入煙塵。這些顆粒能幫助雲的生成,所以很可能,史溫說,它們也對能產生閃電的雲的生成有所幫助。

此外,一個溫暖的極區環境會讓容納天氣變化的對流層擴張,托曼說。這可能會讓那些高聳、含有水滴與冰、以及能產生閃電的雲有空間發展。

驚雷的未來

雖然在這麼高緯度的地區遙測閃電不過才進行幾十年,但是它們出現在北極似乎是「極端罕見」,史溫說。雖然還需要做更多研究來確認觸發閃電的機制,但是它和「北極今夏的特殊狀況有某種間接的連結,而這狀況本身則和氣候變遷有關,」他說。

雖然靠近北極的閃電相對來講還是會保持難得一見,不過只要地球繼續暖化就會變得愈來愈常見。

與此同時,我們遙測和偵測閃電的能力也在進步。這點,喬治亞大學(University of Georgia)的大氣科學家馬紹爾.薛波德(Marshall Shepherd)說,表示未來我們遇上這種「驚雷」的時刻可能會變多。

 

延伸閱讀:牙齒化石揭露:遠古曾有鬣狗生活在北極 / 融冰能讓北極某些鯨群飽餐一頓──但也只有現在了

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