北京時間2月23日消息,據(jù)國外媒體報道,今年1月早些時候,冬季風(fēng)暴“格雷森”(Winter Storm Grayson)席卷了美國東海岸,帶來了一些不受歡迎的禮物,包括極度低溫、停電、沿海洪水,以及從弗吉尼亞州到緬因州的大規(guī)模降雪。不過,這場風(fēng)暴也讓紐約州和新英格蘭州部分地區(qū)的人們有機(jī)會見識到一種罕見而激動人心的現(xiàn)象——雷打雪(thundersnow)。這種現(xiàn)象發(fā)生在暴風(fēng)雪導(dǎo)致的打雷和閃電過程中,是令氣象學(xué)家欣喜若狂的絕佳研究機(jī)會。
在暴風(fēng)雪期間看到閃電似乎有點奇怪,但事實上,雷打雪并沒有那么神秘。“閃電和打雷,這兩種現(xiàn)象都不會選日期,可以在一月,也可以在其他任何月份出現(xiàn),”芬蘭氣象研究所(總部位于赫爾辛基)的氣象學(xué)家Antti M?kel?說,“如果大氣條件合適,閃電就會發(fā)生,并且與夏天出現(xiàn)的閃電屬于同一類型?!?/p>
暴風(fēng)雪期間很少會出現(xiàn)閃電和打雷的現(xiàn)象,而這些雷電與夏季暴風(fēng)雨中的雷電并沒有什么兩樣
雷打雪也能帶來負(fù)面影響。冬天的雷暴可能會非常危險,因為它們的出現(xiàn)經(jīng)常出人意料。幸運的是,我們對雷打雪現(xiàn)象的預(yù)報越來越準(zhǔn)確,了解也越來越深入。不過,如果這就是普通的閃電,為什么我們不會在冬天一直看到雷打雪?
產(chǎn)生雷打雪的風(fēng)暴規(guī)模往往小于春、夏季雷電大作的風(fēng)暴。不過,這兩種風(fēng)暴都需要向上流動的濕氣和氣流,以形成閃電。美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的大氣科學(xué)家Matthew Kumjian說:“這需要大氣層內(nèi)部的不穩(wěn)定;這有點像驅(qū)動雷暴的燃料,驅(qū)動大氣向上運動?!?/p>
在云層內(nèi)部,上升的顆粒與下降的顆?;ハ嗯鲎玻瑤想姾?。帶負(fù)電的粒子會在云層底部聚集,而體積較小、帶正電的粒子則向上移動到云層頂部。最終,云層積累了足夠的電能,其中一些便以閃電的形式釋放出來。
相對溫暖的春、夏季,以上這些因素在冬季期間遇到一起的概率要低得多。Kumjian表示,美國北部民眾平常遇見的雪帶往往不具有這類大氣不穩(wěn)定的條件,因而很少出現(xiàn)雷打雪。不過,有時候大湖效應(yīng)也可能導(dǎo)致雷打雪現(xiàn)象。當(dāng)寒冷空氣移動到相對較暖的水面上,或者因強(qiáng)勁的東北風(fēng)而被迫向上流動時,就會在向風(fēng)的湖岸地區(qū)形成降雪。
雷打雪通常只會產(chǎn)生屈指可數(shù)的幾次閃電,而夏季的雷暴則可以產(chǎn)生數(shù)以千計的閃電。許多情況下,只有當(dāng)飛機(jī)飛得太過靠近帶電豐富的云層時,才會觸發(fā)雷打雪現(xiàn)象。
在暴風(fēng)雪期間出現(xiàn)閃電的地區(qū)往往降雪量也最大。正如夏季的雷暴,大多數(shù)閃電也發(fā)生在降水量最多的區(qū)域。

美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的GOES-16氣象衛(wèi)星一直在采集美國全境的閃電信息
雷打雪有多罕見?
簡要回答:不知道。
一些地區(qū)確實比其他地區(qū)更常見到雷打雪,包括靠近大型水體的區(qū)域,以及多山的美國西部部分地區(qū)。日本和芬蘭似乎特別經(jīng)常發(fā)生雷打雪,原因是兩國都具有漫長的海岸線。另一個熱點地區(qū)是位于美國科羅拉多州中部的帕爾默山脊(Palmer Divide),山脊兩側(cè)分別坐落著丹佛和科羅拉多斯普林斯兩座大城市。當(dāng)強(qiáng)風(fēng)進(jìn)入帕爾默山脊時會被迫抬升,最終觸發(fā)閃電的出現(xiàn)。
過去幾十年里,科學(xué)家一直希望弄清楚雷打雪現(xiàn)象發(fā)生的頻率?!斑@類事件……從結(jié)果看,似乎極其罕見,可能全美國一年只會發(fā)生幾次,”Kumjian說,“但近幾十年來,我們已經(jīng)發(fā)展出了更好的探測閃電的工具?!?/p>
就在幾年前,Kumjian得到了來自美國國家科學(xué)基金會的資助,開始對科羅拉多州的雷打雪現(xiàn)象進(jìn)行研究。那一年,他和同事僅在科羅拉多州北部就報告了17次雷打雪現(xiàn)象。“此前的氣候資料稱,這一地區(qū)每年發(fā)生的雷打雪不到一次,因此,我認(rèn)為可以有把握地說,這種現(xiàn)象比以前認(rèn)為的要常見得多,”Kumjian說,“但還是無法確切得知雷打雪有多頻繁。”
美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的GOES-16氣象衛(wèi)星一直在采集美國全境的閃電信息,或許能為我們提供雷打雪現(xiàn)象的更詳細(xì)信息。

2011年10月19日,閃電擊中赫爾辛基機(jī)場附近的一架飛機(jī)。飛行員后來說:“就像一大桶火花倒在我的駕駛艙窗戶上?!?
雷打雪危險嗎?
雷打雪現(xiàn)象對飛行員來說是一個需要注意的問題。在芬蘭,飛機(jī)確實在冬季更容易被閃電擊中。M?kel?指出,這是因為天氣較暖的時候,飛行員知道如何避開雷雨云,但在寒冷天氣時就不會采取同樣的預(yù)防措施。2011年10月的一天,多達(dá)十架準(zhǔn)備在赫爾辛基機(jī)場起飛或降落的飛機(jī)遭到了閃電襲擊。在接受M?kel?的訪問時,一些飛行員報告稱自己出現(xiàn)了短暫失明或耳聾。當(dāng)天的氣溫稍微高于冰點,因此飛機(jī)穿過的風(fēng)暴并不是典型的雷打雪環(huán)境。然而,這也表明了寒冷天氣時發(fā)生雷暴的罕見程度,以至于很少有飛行員會料想到閃電的發(fā)生。
幸運的是,飛機(jī)在設(shè)計上完全能承受閃電的襲擊。不過,雷打雪和飛機(jī)的組合對地面上的人來說依然會造成危險。幾年前的一個冬天,一架準(zhǔn)備降落在赫爾辛基機(jī)場的飛機(jī)出發(fā)了一次閃電,直接擊中地面上的一棟房屋并將其燒毀。
對于在戶外活動的人,對雷打雪的警惕要遠(yuǎn)低于溫暖季節(jié)的雷暴?!霸谙卵┨鞖鈺r,在戶外活動的人們通常不會想到會出現(xiàn)閃電,因此如果出現(xiàn)雷打雪,人們在毫無防備的情況下會顯得更脆弱一些,”Kumjian說道。
此外,由于雷打雪現(xiàn)象中不會產(chǎn)生太多閃光,因此你更可能被意外擊中。即使此前出現(xiàn)過閃電,你可能也沒有發(fā)覺。“大雪本身可能會包裹住雷聲,所以你不會像溫暖季節(jié)的雷暴那樣,看到閃電后又聽到從遠(yuǎn)處傳來的雷聲,”Kumjian說道。
也就是說,在雷打雪發(fā)生時被閃電擊中的概率要比夏季雷暴時低得多,畢竟后者產(chǎn)生的閃電數(shù)量要大得多。

紐約附近發(fā)生的雷打雪事件。
2012年10月25日,在懷俄明州首府夏延附近發(fā)生一次雷打雪事件,這是云層中冰晶顆粒產(chǎn)生的雷達(dá)信號。紅色箭頭指向的黑色區(qū)域中,冰晶已經(jīng)傾斜,表明那里正在積累強(qiáng)勁的電荷。粉紅色點跡指示的是閃電的能量情況。
我們能預(yù)報雷打雪嗎?
Kumjian表示,現(xiàn)有的技術(shù)已經(jīng)可以很好地識別哪些地區(qū)出現(xiàn)類似冬季風(fēng)暴格雷森等災(zāi)害天氣的風(fēng)險較高,“而且事實上,這個大氣旋其實在電學(xué)特征上非?;钴S?!?/p>
而且,在大型冬季風(fēng)暴進(jìn)行過程中,我們甚至還可能預(yù)測即將出現(xiàn)的閃電。預(yù)報專家已經(jīng)識別出與電荷加強(qiáng)有關(guān)的雷達(dá)特征。當(dāng)云層中的冰晶被電場捕捉到時,晶體會傾斜,而不是長邊朝下地飄浮著。而當(dāng)這些傾斜的冰晶在云層里聚集時,就會產(chǎn)生非常清晰的特征性雷達(dá)信號。在東北風(fēng)吹襲期間,Kumjian發(fā)現(xiàn),這一信號預(yù)示著一個強(qiáng)勁的電場正在形成,而閃電可能在5到20分鐘內(nèi)發(fā)生。
這種雷達(dá)信號只能由冰晶引起;雨滴太重,而且落得太快,不會受到云層電場的太多影響。因此,在普通的季節(jié)性雷暴發(fā)生時,這些信號只能出現(xiàn)在上層,而在雷打雪風(fēng)暴中,風(fēng)暴內(nèi)部都會產(chǎn)生信號。
對于夏季風(fēng)暴,這樣的信號特征并不是特別有用;發(fā)展中的雷暴毫無疑問會產(chǎn)生大量的閃電。但對于雷打雪現(xiàn)象就完全不同了?!袄走_(dá)信號可能是一個讓你提前知道短期內(nèi)會發(fā)生什么的有趣方式,”Kumjian說,“當(dāng)你看到這一信號時,至少預(yù)報人員可以說,未來20分鐘內(nèi)某一時刻會有相當(dāng)高的閃電風(fēng)險。”
接下來,Kumjian計劃對雷打雪現(xiàn)象的發(fā)生頻率做更深入的研究,并確定該現(xiàn)象在美國哪些地區(qū)最經(jīng)常發(fā)生。研究這些風(fēng)暴或許將揭示云層產(chǎn)生閃電時需要積累多少電荷。Kumjian說:“我們絕對可以了解到一些與閃電基本過程有關(guān)的東西。”
Kumjian自己只經(jīng)歷過一次雷打雪事件。當(dāng)時他還在俄克拉荷馬州上大學(xué),有次在暴風(fēng)雪期間準(zhǔn)備出門,“在剛踏出門外的幾秒鐘時間里,我聽到一個非常響亮的隆隆聲,我馬上跳回屋里,真是嚇了我一大跳?!?/p>
不過,即使沒有親眼見到這種罕見的現(xiàn)象,能聽到隆隆的雷聲也是令人興奮的?!盎旧暇拖駵嘏竟?jié)里發(fā)生的雷暴一樣,只是發(fā)生時外面還在下雪,”Kumjian說,“但這并不會使它的魔力減分?!保ㄈ翁欤?/p>
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