Dữ liệu ảnh GIS

MỘT CÁI NHÌN MỚI VỀ TIA CHỚP CỦA TRÁI ĐẤT

11/01/2022 GeoLink Thu Giang 0 Nhận xét

(English below)
Kể từ buổi bình minh của loài người, sét đã là một nguồn gây tò mò và kinh ngạc. Mặc dù hàng chục tia chớp đang nổ lách tách tại bất kỳ thời điểm nào ở một nơi nào đó trên Trái đất, những phóng điện ngắn ngủi này - thường kéo dài dưới 30 micro giây - vẫn là một thách thức bất thường để nghiên cứu.

Tuy nhiên, các vệ tinh đã làm được nhiều điều để chúng ta hiểu sâu hơn về sét trong những thập kỷ gần đây. Các cảm biến trong không gian đã cung cấp các quan sát chất lượng cao về các tia chớp từ những năm 1990, giúp các nhà khoa học khí quyển có thể định lượng và lập bản đồ phân bố toàn cầu của sét.

Một trong những bản đồ toàn cầu đầu tiên về hoạt động của tia sét được xuất bản vào năm 2001 với dữ liệu từ Máy dò chuyển tiếp quang học (OTD) trên vệ tinh thương mại OrbView-1 và Bộ cảm biến hình ảnh tia chớp (LIS) trên vệ tinh TRMM của NASA. Hai thập kỷ sau, một LIS thứ hai được gắn trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) đang bổ sung vào các hồ sơ dài hạn và tạo ra các bản đồ mới hơn, tốt hơn về hoạt động sét toàn cầu.

Bản đồ trên dựa trên các quan sát từ nhiều cảm biến — ISS LIS, TRMM LIS và OTD. TRMM LIS đã thu thập dữ liệu từ năm 1997 đến năm 2015; OTD đã hoạt động từ năm 1995 đến năm 2000; và ISS LIS đã bay từ năm 2017. Các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos và Đại học Alabama-Huntsville đã công bố một bản đồ cập nhật vào tháng 3 năm 2021. Các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Marshall của NASA đã phát hành một bản đồ tương tự về hoạt động của tia sét, dựa trên ba năm Các quan sát của ISS LIS, vào tháng 7 năm 2020.

Patrick Gatlin, một nhà khoa học khí quyển tại NASA Marshall, giải thích: “Điều mới và đáng chú ý về ISS LIS là nó cho chúng tôi những quan sát xa hơn về phía bắc và phía nam so với những gì chúng tôi nhận được từ TRMM. “Các quan sát của ISS LIS mở rộng đến các vĩ độ lên đến 55 Bắc và 55 Nam, đến cả Canada và Patagonia.” Các bản đồ sét toàn cầu trước đây đã sử dụng các quan sát TRMM LIS được giới hạn ở vùng nhiệt đới. (Các nhà nghiên cứu thường sử dụng dữ liệu cũ hơn, chất lượng thấp hơn từ OTD để lấp đầy khoảng trống ở các khu vực vĩ ​​độ cao).

“Một trong những điều thú vị khi có dữ liệu ISS LIS là chúng tôi bắt đầu có thể so sánh những gì đang xảy ra với tia chớp bây giờ với những gì chúng tôi đã thấy trong những năm 1990 với OTD và với những gì chúng tôi đã thấy trong những năm 2000 và 2010 với TRMM LIS, ”Tim Lang, một nhà khoa học khí quyển tại NASA Marshall cho biết. “Các vệ tinh cũng có lợi thế tích hợp so với các mạng trên mặt đất vì chúng tôi không có khoảng trống trong mạng và chúng tôi có các phép đo trên các đại dương.”

Các bản đồ hoạt động sét trước đó được chỉ định sét sẽ nhấp nháy một tọa độ duy nhất trên bản đồ. Bằng cách xử lý lại tất cả dữ liệu OTD và LIS, các nhà khoa học đã có thể bao gồm các kích thước theo chiều ngang. “Phân tích của chúng tôi giải thích rằng các tia sét có thể lan truyền theo chiều ngang, không chỉ theo chiều dọc từ các đám mây xuống mặt đất,” Michael Peterson thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos giải thích. “Một cách để suy nghĩ về khí hậu mới này là nó cho chúng ta biết tần suất mà một người quan sát có thể mong đợi tia sét có thể nhìn thấy trên đầu — bất kể tia chớp bắt đầu hay kết thúc ở đâu”.

Peterson cho biết thêm: “Một số tia chớp - chúng tôi gọi là siêu chớp - thực sự lan truyền trong khoảng cách cực kỳ dài theo phương ngang, đôi khi hàng trăm km. Tia chớp dài nhất từng được ghi nhận có chiều dài 709 km (440 dặm) khi nó xuyên qua bầu trời Argentina và Brazil trong 11 giây vào năm 2018.


Mặc dù cách tiếp cận mới có thay đổi một số chi tiết về cách chúng ta hiểu về sét, nhưng các mô hình tổng thể vẫn tương tự như trước đây. Với tốc độ chớp cháy trung bình là 389 mỗi ngày, Hồ Maracaibo ở miền bắc Venezuela (được hiển thị ở trên) có mật độ lũ quét cao nhất trên thế giới. Vị trí địa lý độc đáo của khu vực đó thúc đẩy các kiểu thời tiết khiến nó trở thành nam châm thu hút các cơn giông và sét. Khu vực ven Hồ Kivu, trên biên giới Cameroon và Cộng hòa Dân chủ Congo, đứng thứ hai với trung bình 368 lần nhấp nháy mỗi ngày.

Trong khi các nhà nghiên cứu vẫn đang trong quá trình hài hòa các hồ sơ dữ liệu khác nhau, họ lạc quan rằng dữ liệu vệ tinh sẽ chứng minh hữu ích cho việc xác định xu hướng hoạt động của sét. Họ cũng hy vọng rằng họ sẽ có thể xác định liệu biến đổi khí hậu có ảnh hưởng đến sét hay không. Một số nhà khoa học dự đoán rằng các mô hình sẽ thay đổi khi thế giới ấm lên và các mặt trận thời tiết cũng như đường đi của bão điều chỉnh. Bằng cách góp phần tạo ra nitơ điôxít, một loại khí nhà kính, sét cũng là tác nhân trực tiếp gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Ông Lang cho biết: “Việc xem xét tác động của biến đổi khí hậu đối với sét càng thêm cấp thiết vì Cơ quan Khí tượng Thế giới gần đây đã thêm sét vào danh sách các biến khí hậu thiết yếu của mình”.

-------

A NEW LOOK AT EARTH'S LIGHTNING 
Since the dawn of humanity, lightning has been a source of both curiosity and awe. Though dozens of flashes are crackling at any moment somewhere on Earth, these brief electrical discharges—typically lasting less 30 microseconds—remain unusually challenging to study.

However, satellites have done much to deepen our understanding of lightning in recent decades. Sensors in space have provided high-quality observations of lightning flashes since the 1990s, making it possible for atmospheric scientists to quantify and map the global distribution of lightning.

One of the first global maps of lightning activity was published in 2001 with data from the Optical Transient Detector (OTD) on the commercial OrbView-1 satellite and the Lightning Image Sensor (LIS) on NASA’s TRMM satellite. Two decades later, a second LIS mounted on the International Space Station (ISS) is adding to long-term records and making newer, better maps of global lightning activity.

The map above draws on observations from multiple sensors—the ISS LIS, the TRMM LIS, and OTD. The TRMM LIS collected data between 1997 and 2015; OTD was operational between 1995 and 2000; and ISS LIS has been flying since 2017. Scientists from Los Alamos National Laboratory and the University of Alabama-Huntsville published an updated map in March 2021. Researchers from NASA’s Marshall Space Flight Center released a similar map of lightning activity, based on three years of ISS LIS observations, in July 2020.

“What is new and notable about the ISS LIS is that it gives us observations that are significantly farther north and south than we got from TRMM,” explained Patrick Gatlin, an atmospheric scientist at NASA Marshall. “ISS LIS observations extend to latitudes up to 55 North and 55 South, well into Canada and Patagonia.” Earlier global lightning maps made use of TRMM LIS observations that were limited to the tropics. (Researchers typically use older, lower quality data from OTD to fill gaps in high-latitude areas).

“One of the exciting things about having ISS LIS data is that we’re starting to be able to compare what is happening with lightning now to what we saw in the 1990s with OTD, and with what we saw in the 2000s and 2010s with TRMM LIS,” said Tim Lang, an atmospheric scientist at NASA Marshall. “The satellites also have a built-in advantage over ground-based networks because we don’t have gaps in the network and we have measurements over the oceans.”

Earlier lightning activity maps assigned lightning flashes a single coordinate on a map. By reprocessing all of the OTD and LIS data, scientists were able to include the horizontal dimensions. “Our analysis accounts for the fact that lightning bolts can spread horizontally, not just vertically from clouds to the ground,” explained Michael Peterson of Los Alamos National Laboratory. “One way to think about this new climatology is that it tells us the frequency that an observer can expect lightning to be visible overhead—regardless of where the flash began or ended.”

“Some lightning flashes—we call them megaflashes—actually propagate for incredibly long horizontal distances, sometimes for hundreds of kilometers,” Peterson added. The longest lightning bolt ever recorded spanned 709 kilometers (440 miles) as it crackled through skies over Argentina and Brazil for 11 seconds in 2018.


Though the new approach does change some details of how we understand lightning, the overall patterns remain similar to before. With an average flash rate of 389 per day, Lake Maracaibo in northern Venezuela (shown above) has the highest flash extent density in the world. That region’s unique geography fuels weather patterns that make it a magnet for thunderstorms and lightning. The area along Lake Kivu, on the border of Cameroon and the Democratic Republic of Congo, is a close second with an average of 368 flashes per day.

While researchers are still in the process of harmonizing the various data records, they are optimistic that satellite data will prove useful for identifying trends in lightning activity. They are also hopeful that they will be able to pinpoint whether climate change is affecting lightning. Some scientists anticipate that patterns will change as the world warms and weather fronts and storm tracks adjust. By contributing to the production of nitrogen dioxide, a greenhouse gas, lightning is also a direct contributor to global warming. “There is added urgency to look at climate change’s effect on lightning because the World Meteorological Agency recently added lightning to its list of essential climate variables,” said Lang.

Geolink tổng hợp từ Earthobservatory.nasa.gov

popup

Số lượng:

Tổng tiền: