更可靠的降雨預報可能來源于海洋

李文

自從人類在地球上存在以來，人們一直習慣于觀天象預測降雨，但是科學家最近發現更加可靠的降雨預測可能來源于海洋。

美國伍茲霍爾海洋研究所的科學家最新研究發現，北大西洋春季咸水濃度的提高，可能會導致非洲和美國夏季雨水的增多。這一發現是對預測區域性降雨的重大突破，“因為降雨模式的一個小的變化，可能會造成成千上萬人生命財產損失。”賴凡·里說，他是伍茲霍爾海洋研究所的物理海洋學家。

賴凡和他的研究團隊認為，咸度提高意味著這些海域表層海水的蒸發加強了，意味著有更多的水蒸氣進入到大氣中，研究者跟蹤了海洋中水汽的蒸發和運動軌跡，以及最終形成降雨的地方。研究發現，全球海洋表面每年蒸發的水量大約有10萬立方英里（1立方英里約為4.165立方公里），足以淹沒美國48個地勢低洼的州至少50米。但是，這些海洋蒸發水量的90%仍然返還海洋，大多數的降雨發生在海洋上，而不是陸地上。這一部分水汽循環被稱為“海洋到海洋”的循環，代表著全球水汽大循環的一個重大組成部分。但是，仍然有10%的海洋蒸發水量被運輸到陸地上空，并在那里形成降雨。

賴凡和研究人員雷·斯莫特、卡羅林·尤、克里斯·凱分析了60年的降雨數據和海洋咸度數據，斯莫特使用美國國家航空航天局的衛星影像地圖，制作細化的海洋咸度分布圖，能夠確定北大西洋海域咸度最高的區域。

賴凡和斯莫特在咸度最高的圖紙上方畫上一個方框，并且探討他們研究的中心問題：這些咸度增加的海域所蒸發的淡水到底去了哪里？他們發現這些淡水都輸向了非洲的撒哈拉方向，他們發現導致大西洋西部和墨西哥灣海洋咸度提高的水蒸氣穿越海洋，導致美國西部降雨的增加。海洋蒸發的水汽并不是立刻從海洋傳輸到陸地，通過仔細觀察，研究人員發現這個過程實際上十分復雜，并且存在著3個月的滯后現象。

過程的機制是這樣的：水汽從海洋的表層蒸發進入大氣，傳輸到非洲的上空，在那里形成降雨，并在整個春季滋潤著那里干旱的土地。土壤中的水汽從太陽那里獲得能量，這將導致近地面的溫度上升，水汽重新蒸發返回大氣。溫暖潮濕的空氣就像一個熱的“大氣球”，“大氣球”中充滿了來自大西洋和地中海的水汽，導致北非夏季季風季節降雨的增多。同樣類似的過程也發生在美國：春季，來自大西洋的水汽被輸送到美國南部上空，滋潤著那里的土壤。隨著氣溫的上升，潮濕的空氣會從墨西哥灣輸送更多的水汽，增加美國西部的降雨，甚至會造成那里的洪澇災害。

在2014年，研究人員成功地使用他們的方法預測了2015年美國西部的干旱，研究團隊將他們的技術延伸到美國的西南部，傳統的預測方法得到的結果是，在厄爾尼諾現象較強的年份美國西部的降雨會增加，但是伍茲霍爾海洋研究所的研究人員利用基于海洋衛星的方法，預測到該年份為少雨干旱年份，而實際情況正是如此。

“該技術具有很好的推廣應用前景，可以改善諸如中國、印度和世界其他地區的降雨預報精度，”斯莫特說，“如果農民提早知道某年將會是一個比較干旱的年份，他們就會決定不去種植某些消耗水量較大的農作物，而改種一些耐旱作物，這樣將有利于農業的增產增收。同樣，水資源管理者如果提早知道某年是干旱還是多雨，就知道他們的水庫是需要多蓄水以應對干旱，還是盡量放空庫容以迎接可能到來的洪水。社會救援機構可以根據干旱或者多雨，來確定需要準備的救援物資，做到早準備、早打算，以最大限度地降低干旱或者洪水造成的損失。”