根據新規定，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烈條紋閃電活動就在世界上最繁忙的航道上。事實證明，閃電確實是對飛船的反應，或者更確切地說是它們發出的微小粒子。

利用來自全球雷電探測網絡的數據，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，隨著全球貿易的增加推動了船舶交通量的增加，船舶排放量穩步上升。然后，在 2020 年，新的國際法規將船舶的硫排放量減少 77%。

我們新發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生效后。

這個計劃外的實驗表明，可能高達 10 英里的雷暴對發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性有助于我們更接近于理解一個長期存在的謎團：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。有些是被風吹起的，或者是由生物來源產生的，如熱帶和北方森林.其他是由人類工業活動產生的，例如運輸、農業燃燒和制造業。

這很難想象，但在一升空氣（大約一個水瓶的大小）中，有數以萬計的微小懸浮液體或固體團。在污染嚴重的城市中，可能會有每升數百萬個顆粒，幾乎肉眼看不見。

這些顆粒是云形成的關鍵成分。它們充當水蒸氣的種子或原子核凝結成云滴.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，因為液滴表面積的增加會散射更多的光。

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

這種凍結，再加上產生風暴的強大熱力學不穩定性，產生了一個非常混亂的系統，使難以分離任何一個因素正在影響他們。

我們不能在實驗室里產生雷暴。然而，我們可以研究在世界上最繁忙的航運走廊上發生的意外實驗。

船舶排放和閃電

發動機通常有三層樓高且燃燒粘稠燃料油進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——一個負責監督航運規則和安全的聯合國機構——于 2020 年開始監管硫排放。

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

但是，航運排放與閃電有什么關系呢？

科學家們提出了許多假設來解釋閃電和污染之間的相關性，所有這些假設都圍繞著實現云的電氣化：雪花狀冰晶與較密的冰塊之間的碰撞。

當帶電的輕質冰晶隨著密度較大的冰落下而鼓起時，云就會變成一個巨大的電容器，當冰晶相互碰撞時產生電能。最終，那個電容器放電，射出一道閃電，比太陽表面熱五倍.

我們認為，不知何故，來自船舶煙囪的氣溶膠顆粒正在產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。我們得出的結論是，由于該法規，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的種子更少，因此，冰晶之間的電荷碰撞更少。最終，足以產生閃電般的風暴減少了。

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暴。

關于人類如何改變風暴以及我們將來如何有意無意地改變風暴，還有很多東西需要了解。

氣溶膠顆粒是否真的會激發風暴，產生更廣泛、更猛烈的垂直運動？或者氣溶膠的影響是特定于閃電產生的特性的？人類是否在全球范圍內改變了雷電頻率？

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、雷暴降水和云層發展的影響，我們可以更好地預測地球氣候在人類排放持續波動時將如何反應。

克里斯·賴特，大氣科學研究員，項目氣候變化,華盛頓大學

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