科學家指出，雨水有助於海洋捕獲更多的碳

到目前爲止，在計算海洋吸收碳的能力時，雨水一直被忽略，但一項新的估計表明，雨水使海洋碳匯增加了5%到7%。

30年前，大衛·何（David Ho）在邁阿密一幢NOAA大樓的停車場設置了兩個粉紅色的恐龍圖案的兒童游泳池，那裡下午經常有雷雨。他當時22歲，剛剛完成本科學業，在美國國家海洋和大氣管理局擔任技術員。

他在兩個池子裡都注滿了水，加入了氣體示蹤劑，並在一個池子上蓋上了頂篷作爲對照。接下來的幾個月裡，他每天都在等待傾盆大雨，當他用玻璃注射器從每個水池裡取出樣本時，他渾身溼透了。

“這很痛苦，”他說，“但我得到了一些有趣的結果。”

這些早期的實驗表明，雨水提高了二氧化碳（CO2）的轉移速度，或者說是二氧化碳從空氣轉移到水中的效率。大衛·何現在是夏威夷大學馬諾阿分校的海洋學家，從那以後，他一直在研究這個課題，在美國宇航局的降雨模擬器和太平洋的研究航行中仔細研究了它的影響。

他的最新研究是這項工作的高潮，提供了第一個全面的全球估計，當雨水到達海洋時，二氧化碳通量會發生什麼。全球海洋吸收了人類活動排放的約四分之一的二氧化碳，這項研究表明，降雨使這一吸收量每年增加1.4 - 1.9億噸，即5%-7%。

“要花這麼長時間來量化這一過程可能令人驚訝，但部分原因是這是一個很難研究的問題，”大衛·何說。對海洋中氣體濃度的測量大多來自船隻，它們在5-7米深的地方收集水樣。但由於雨水打在地表上，所以它的影響在這些深度是看不見的。“這一點被忽視了，因爲我們沒有數據。”

湍流，稀釋和溼沉積

海洋對二氧化碳的吸收是不均勻的。一些區域起到了吸收的作用，吸收氣體，而其他區域則釋放氣體。

當雨滴落入海洋時，它會暫時改變周圍海水的物理和化學性質。該研究確定了降雨增加海洋碳吸收量的三種主要方式：湍流、稀釋和溼沉積。

當水滴撞擊地表時，它會產生湍流，使更多的水與大氣及其所含的碳接觸。每一滴都是相對新鮮的水，它稀釋了海水，改變了空氣-海洋二氧化碳的濃度梯度，從而提高了吸收率。最後，溼沉降是指每一滴水在穿過大氣時如何吸收二氧化碳，然後將氣體直接注入海洋。

美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的海洋學家裡克·萬寧霍夫（Rik Wanninkhof）率先使用惰性化學示蹤劑研究空氣和水之間的氣體交換，他說，溼沉積是一種單向通量。萬寧霍夫沒有參與最新的研究，但他與大衛·何一起進行了水池實驗。“我們在早期的研究中沒有考慮到這一點，但在全球範圍內，這項研究表明，這可能是降雨對二氧化碳通量的最大影響之一，”他說。

這項研究由Laetitia Parc領導，是她在索邦大學博士研究的一部分。對她來說，最重要的發現是，這種降雨對海洋碳吸收的影響與全球碳收支失衡的規模相當，或者與海洋和陸地的總碳排放與總碳吸收之間的估計差異相當。她說，能夠量化這些在海氣界面的小規模過程，將提高科學家模擬大氣和海洋之間碳流動的能力。

追蹤整個海洋的降雨模式

這項研究的一個關鍵部分是由合著者雨果·貝倫格（Hugo Bellenger）開發的一個模型，該模型可以追蹤降雨引起的海洋表面鹽度變化。“海洋皮膚的物理模型最早是在20世紀60年代開發出來的，”貝倫格說，他是法國國家科學研究中心（CNRS）的msamtsamorologie Dynamique實驗室的氣候建模師。“但是，儘管他們很好地跟蹤了溫度變化，但（以前）沒有測量鹽度變化。”

這個模型使研究人員能夠描繪出降雨影響最大的地方。湍流和稀釋在以暴雨和弱風爲特徵的熱帶地區起着重要作用。溼沉積的影響在熱帶地區以及其他有強降水的地區也很顯著，例如風暴路徑和南大洋。

這讓人感到意外。

“我們原本預計降雨主要會增加熱帶地區的碳吸收。發現它也可能對高緯度地區產生明顯的影響是出乎意料的，”帕克說。

漢堡大學的地球科學家和碳循環建模師塔蒂亞娜·伊利娜（Tatiana Ilyina）沒有參與這項研究，她說，這項研究量化了一種迄今爲止在全球碳預算的觀測或基於模型的估計中尚未考慮到的影響。“這發出了一個強烈的信號，即我們沒有理由在全球碳預算估算中不考慮這些影響。”

隨着全球變暖和降水增加，這種影響可能會變得更強：研究小組發現，溼沉積率與降雨量成正比。風暴已經帶來了更多的降雨，科學家們預計海洋上的降水模式將隨着氣候變化而改變。在他們的分析中，基於衛星觀測和對2008年至2018年全球天氣數據集的重新分析，研究人員發現，降雨對海洋碳吸收的影響呈輕微增長趨勢。

塔蒂亞娜·伊利娜說，這項工作引起了人們對另一種以前未被考慮的碳-氣候反饋的關注。“在全球模型中，正確獲取降水模式是一個長期存在的問題。現在我們知道，這對量化海洋碳匯有直接影響。”

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