如果你看一個閃電地圖在新加坡港口附近，您會注意到一條奇怪的緊密連接在世界上最繁忙的運輸車道上活動。事實證明，閃電確實在響應船隻，或者是它們發出的微小顆粒。
使用來自全球閃電檢測網絡的數據，我和我的同事一直在研究船上的排氣羽增加閃電的頻率。
幾十年來，隨著全球貿易的增加推動了更高的船舶交通，船舶排放穩步上升。然後，在2020年，新的國際法規切船的硫排放量增加了77％。
我們新發表的研究表明了運輸道上的閃電如何幾乎一夜之間掉落一半法規生效後。
該計劃外的實驗表明，雷暴（可以高10英里）如何敏感，對顆粒的發射敏感，而顆粒的發射小於沙子。
閃電對人類污染的響應能力有助於我們更加了解一個長期存在的謎團：人類排放會影響雷暴的多大程度（如果有的話）？
氣溶膠顆粒會影響雲嗎？
氣溶膠顆粒，也稱為顆粒物，無處不在。有些是被風踢的或由生物來源產生的，例如熱帶和北方森林。其他人是由人類工業活動（例如運輸，農業燃燒和製造業）產生的。
很難想像，但是在一升空氣中（大約是水瓶的大小），有成千上萬的液體或固體懸掛簇。在污染的城市中，可能會有每升數百萬個顆粒，主要是肉眼看不見的。
這些顆粒是雲形成中的關鍵成分。它們用作水蒸氣的種子或核凝結成雲水滴。氣溶膠顆粒越多，雲液滴越多。
在淺雲中，例如您可能在晴天可能看到的浮腫的積云云，擁有更多的種子具有使雲變得更亮，因為液滴表面積的增加會散佈更多的光。
然而，在暴風雨中，這些額外的液滴將其凍結成冰晶體，從而使氣溶膠顆粒對暴風雨的影響棘手。雲滴的凍結釋放了潛熱和原因冰到分裂。
凍結，結合強大的熱力學不穩定性，產生風暴，產生一個非常混亂的系統，使它變得難以隔離任何一個因素正在影響他們。
我們無法在實驗室中產生雷暴。但是，我們可以研究在世界上最繁忙的運輸走廊中進行的意外實驗。
船舶排放和閃電
帶有通常三層樓高且燃燒的引擎粘性燃油，船隻進出港口，發出大量的煙灰和硫顆粒。
新加坡港口附近的運輸車道是世界上販運最多的運輸方式 - 大約20％在那裡購買了船隻使用的世界上的油膩的油。
為了將毒性限制在港口附近的人，國際海事組織- 一家負責監督運輸規則和安全的聯合國機構 - 於2020年開始規範硫排放。
在新加坡港口高硫燃料的銷售暴跌，從法規之前的船舶燃料的近100％到後25％，取而代之的是低硫燃料。
但是，運輸排放與閃電有什麼關係？
科學家提出了許多假設來解釋閃電與污染之間的相關性，所有這些都圍繞使雲振動：類似雪花般的冰晶與冰塊之間的碰撞。
當充電，輕巧的冰晶體升起時，濃密的冰掉了時，雲就變成了巨型電容器，隨著冰晶體互相撞擊，建立電能。最終，該電容器排放，射出閃電，比太陽表面高五倍。
我們認為，以某種方式，船上的煙囪中的氣溶膠顆粒正在產生更多的冰晶或在雲中更頻繁的碰撞。
在我們的最新研究中，我和我的同事描述了運輸車道上的閃電2020年後下降了約50％。沒有其他因素，例如孩子的影響或雷暴頻率的變化，這可以解釋閃電活動的突然下降。我們得出的結論是，由於調節，閃電活動已經下降。
船舶燃料中硫的減少意味著水滴凝結的種子較少，因此，冰晶之間的充電碰撞較少。最終，較少的暴風雨足以產生閃電。
接下來是什麼？
較少的閃電並不一定意味著更少的雨或更少的暴風雨。
關於人類如何改變風暴以及我們將來如何有意改變風暴以及我們如何改變風暴，還有很多要了解的事情。
氣溶膠顆粒實際上是否會激發風暴，從而產生更廣泛的劇烈垂直運動？還是針對閃電產生特質的氣溶膠的影響？人類在全球範圍內改變了閃電頻率嗎？
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，雷暴降水和雲發育的影響，我們可以更好地預測地球氣候如何反應，因為人類的排放持續波動。
克里斯·賴特（Chris Wright），大氣科學研究員，計劃，，，，華盛頓大學
