科学家首次开发出闪电预测模型

闪电风暴中的飞机。资料来源:Gene Blevins/REUTERS

天气模型可以很好地预测大风暴，但是对闪电的预测还远远不够。今天，研究人员创造了一种全球闪电模拟技术，可以更准确地捕捉闪电何时何地发生，这可以帮助人们避免遇到它们，比如飞行员在工作。

闪电通常来自两个因素。首先，它需要温暖、上升的空气或对流来产生雷云。第二，它需要雷云来容纳被称为霰的冻结粒子。这些粒子的碰撞导致电荷转移，进而产生电场。当电场变得足够大时，就会形成一个闪电球。

天气和气候模型将大气划分成一定大小的网格，但它们很难模拟闪电的形成，因为这些模型的空间分辨率太粗糙，通常约为100公里。对于计算机来说，产生对流雷云和霰的过程不能在任何合理的时间在全球范围内模拟它们，因为它发生的范围太小了。为了进行日常预测，天气模型必须依靠对流等“参数化”因素的方法，这是一个可以快速实现的特殊经验法则。

为了避免这种假设，埃克塞斯县国家气象局的云科学家保罗·菲尔德和他的同事们已经在一个全球模型中模拟闪电五年了，这个模型可以解决10公里范围内的细节问题。这使得研究人员能够准确模拟对流云的形成过程，尽管他们仍然需要对霰的形成做出假设。

即便如此，该团队的模型准确指出了南美、非洲和东南亚的闪电热点。这些地区每年每平方公里有近100次雷击。该模型还能准确捕捉到通常发生在当地时间下午3点左右的闪电。菲尔德说，这一次是有意义的，因为地面已经变暖，温暖的空气有时间向上移动并形成云。

该模型还再现了一些真实世界的闪电特征。例如，新模型准确显示了当天晚些时候非洲维多利亚湖上空的闪电情况。菲尔德说，这种影响是由于与周围土地相比，湖水温度上升缓慢，导致暖空气上升延迟。

该研究小组最近在《地球物理研究杂志》上发表了一份报告，称该模型还再现了闪电在北美大平原向东移动的过程，这是由盛行风造成的。

研究人员认为，这些新的闪电地图可能为飞机提供更好的评估结果，以避免闪电威胁。菲尔德说，科学家可以使用该模型生成航空气象灾害地图，因为现有的地图“相当粗糙”

英国利兹大学的大气科学家德克兰·芬尼(Declan Finney)没有参与这项研究，他说这项工作也可以用来预测闪电模式在不同的气候变化情景下会如何变化，这会影响地球的大气。(赵茜·Xi)

中国科学新闻(2018-09-17，第二版国际)