You are currently viewing Nowe spojrzenie na błyskawice na Ziemi

Nowe spojrzenie na błyskawice na Ziemi

A New Look at Earth’s Lightning

Czujnik zainstalowany na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej dostarcza nowych informacji na temat globalnego rozmieszczenia wyładowań atmosferycznych.

Od zarania ludzkości błyskawica była źródłem zarówno ciekawości, jak i podziwu. Chociaż gdzieś na Ziemi w każdej chwili trzaskają dziesiątki błysków, te krótkie wyładowania elektryczne – zwykle trwające mniej niż 30 mikrosekund – pozostają niezwykle trudne do zbadania.

Jednak w ostatnich dziesięcioleciach satelity zrobiły wiele, aby pogłębić naszą wiedzę na temat piorunów. Czujniki w kosmosie zapewniały wysokiej jakości obserwacje wyładowań atmosferycznych od lat 90. XX wieku, umożliwiając naukowcom zajmującym się atmosferą ilościowe określanie i mapowanie globalnego rozmieszczenia wyładowań atmosferycznych.

Jedna z pierwszych globalnych map aktywności wyładowań atmosferycznych została opublikowana w 2001 roku z danymi z optycznego detektora transjentów (OTD) na komercyjnym satelicie OrbView-1 oraz z czujnika obrazu błyskawicy (LIS) na satelicie TRMM NASA. Dwie dekady później drugi LIS zamontowany na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) zwiększa długoterminowe zapisy i tworzy nowsze, lepsze mapy globalnej aktywności wyładowań atmosferycznych.

Powyższa mapa opiera się na obserwacjach z wielu czujników — ISS LIS, TRMM LIS i OTD. TRMM LIS zebrał dane w latach 1997-2015; OTD działał w latach 1995-2000; a ISS LIS lata od 2017 roku. Naukowcy z Los Alamos National Laboratory i University of Alabama-Huntsville opublikowali zaktualizowaną mapę w marcu 2021 roku. Naukowcy z NASA Marshall Space Flight Center opublikowali podobną mapę aktywności piorunów, opartą na trzech latach Obserwacje ISS LIS, lipiec 2020 r.

„To, co jest nowe i godne uwagi w ISS LIS, to to, że daje nam obserwacje znacznie dalej na północ i południe niż uzyskaliśmy z TRMM” – wyjaśnił Patrick Gatlin, naukowiec zajmujący się atmosferą z NASA Marshall. „Obserwacje ISS LIS rozciągają się na szerokości geograficzne aż do 55 szerokości geograficznej północnej i 55 południowej, a także Kanady i Patagonii”. Wcześniejsze globalne mapy wyładowań atmosferycznych wykorzystywały obserwacje TRMM LIS, które były ograniczone do tropików. (Naukowcy zazwyczaj wykorzystują starsze, niższej jakości dane z OTD, aby wypełnić luki w obszarach o dużych szerokościach geograficznych).

„Jedną z ekscytujących rzeczy związanych z posiadaniem danych ISS LIS jest to, że zaczynamy być w stanie porównywać to, co dzieje się teraz z piorunami, z tym, co widzieliśmy w latach 90. za pomocą OTD oraz z tym, co widzieliśmy w latach 2000 i 2010 za pomocą TRMM LIS” – powiedział Tim Lang, naukowiec zajmujący się atmosferą z NASA Marshall. „Satelity mają również wbudowaną przewagę nad sieciami naziemnymi, ponieważ nie mamy luk w sieci i mamy pomiary nad oceanami”.

Wcześniejsze mapy aktywności wyładowań atmosferycznych z przypisanymi piorunami wyświetlają pojedynczą współrzędną na mapie. Dzięki ponownemu przetworzeniu wszystkich danych OTD i LIS naukowcy byli w stanie uwzględnić wymiary poziome. „Nasza analiza uwzględnia fakt, że błyskawice mogą rozprzestrzeniać się poziomo, a nie tylko pionowo z chmur na ziemię” – wyjaśnił Michael Peterson z Los Alamos National Laboratory. „Jednym ze sposobów myślenia o tej nowej klimatologii jest to, że mówi nam ona o częstotliwości, z jaką obserwator może oczekiwać, że piorun będzie widoczny nad głową – niezależnie od tego, gdzie błysk się rozpoczął lub zakończył”.

„Niektóre wyładowania atmosferyczne – nazywamy je megabłyskami – w rzeczywistości rozchodzą się na niewiarygodnie duże odległości w poziomie, czasami na setki kilometrów” – dodał Peterson. Najdłuższa błyskawica, jaką kiedykolwiek zarejestrowano, rozciągała się na dystansie 709 kilometrów (440 mil), gdy przecinała niebo nad Argentyną i Brazylią przez 11 sekund w 2018 roku.

Chociaż nowe podejście zmienia niektóre szczegóły tego, jak rozumiemy błyskawice, ogólne wzorce pozostają podobne do poprzednich. Przy średnim tempie błysków 389 dziennie, jezioro Maracaibo w północnej Wenezueli (pokazane powyżej) ma najwyższą gęstość zasięgu błysków na świecie. Unikalna geografia tego regionu napędza wzorce pogodowe, które sprawiają, że jest on magnesem dla burz i wyładowań atmosferycznych. Obszar wzdłuż jeziora Kivu, na granicy Kamerunu i Demokratycznej Republiki Konga, jest blisko drugi ze średnią 368 błysków dziennie.

Chociaż naukowcy wciąż są w trakcie harmonizacji różnych rekordów danych, są oni optymistyczni, że dane satelitarne okażą się przydatne do identyfikacji trendów w aktywności wyładowań atmosferycznych. Mają również nadzieję, że będą w stanie określić, czy zmiana klimatu wpływa na pioruny. Niektórzy naukowcy przewidują, że wzorce ulegną zmianie, gdy świat się ociepli, a fronty pogodowe i tory burzowe dostosują się. Przyczyniając się do produkcji dwutlenku azotu, gazu cieplarnianego, błyskawice bezpośrednio przyczyniają się do globalnego ocieplenia. „Dodatkowo należy pilnie przyjrzeć się wpływowi zmian klimatycznych na wyładowania atmosferyczne, ponieważ Światowa Agencja Meteorologiczna niedawno dodała pioruny do swojej listy podstawowych zmiennych klimatycznych” – powiedział Lang.

Zdjęcie z Obserwatorium Ziemi NASA wykonane przez Lauren Dauphin, wykorzystujące dane Petersona i in. (2021). Zdjęcie wykonane przez NASA. Opowieść Adama Voilanda.

Read More…

Zobacz inne zdjęcia dnia NASA