雨水帮助海洋捕获更多碳

迄今为止，在计算海洋吸收碳的能力时，降雨一直被忽略，但一项新的估计显示，降雨使海洋碳汇增加了 5% 至 7%。

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三十年前，大卫何在迈阿密NOAA大楼的停车场设置了两个粉红色的恐龙图案儿童游泳池，那里经常有午后雷雨。 22 岁的他刚刚完成本科学业，在 NOAA 担任技术员。

他给两个水池注满了水，添加了气体示踪剂，并在一个水池上放置了天篷作为对照。然后，连续几个月，他每天都在等待倾盆大雨，当他用玻璃注射器从每个池子中取出样本时，他都被淋湿了。

“这非常痛苦，”他说，“但我得到了一些有趣的结果。”

这些早期实验表明，雨水提高了二氧化碳 (CO2) 的转移速度，或者说它从空气转移到水中的效率。 Ho 现在是夏威夷大学马诺阿分校的海洋学家，从那时起，他就一直致力于这一研究课题，在 NASA 降雨模拟器和在太平洋。

他最新的研究是这项工作的巅峰之作，首次对降雨袭击海洋时二氧化碳通量的变化进行了全面的全球估计。全球海洋吸收了人类活动产生的二氧化碳排放量的约四分之一，这项研究表明，降雨量每年使这一吸收量增加 140-190 百万吨，即 5%-7%。

何说：“量化这一过程需要这么长时间，这可能令人惊讶，但部分原因是这是一个很难检查的问题。”海洋中气体浓度的大多数测量均来自船舶，这些船舶在 5 至 7 米深处采集水样。但由于雨水落在地表，其影响在这些深处是看不见的。 “这已被忽略，因为我们没有数据。”

湍流、稀释和湿沉积

海洋中二氧化碳的吸收并不均匀。一些区域充当汇，将气体吸下来，而其他区域则释放气体。

当雨滴落入海洋时，它会暂时改变周围海水的物理和化学性质。该研究确定了降雨增加海洋碳吸收的三种主要方式：湍流、稀释和湿沉降。

当水滴撞击表面时，会产生湍流，使更多的水与大气及其所含的碳接触。每一滴也是相对淡水的飞溅，它稀释了海水并改变了二氧化碳的空气-海洋浓度梯度，从而实现了更高的吸收。最后，湿沉降是指每个水滴在穿过大气时吸收二氧化碳，然后将这些气体直接注入海洋。

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NOAA 海洋学家 Rik Wanninkhof 表示，湿沉积是一种单向通量，他率先使用惰性化学示踪剂来研究空气和水之间的气体交换。万宁霍夫没有参与这项最新研究，但与何一起进行了水池实验。 “我们在早期研究中没有考虑到这一点，但在全球范围内，这项研究表明，这可能是降雨对二氧化碳通量的最大影响之一，”他说。

这项研究由 Laetitia Parc 领导，作为她在索邦大学博士研究的一部分。对她来说，最重要的发现是降雨对海洋碳吸收的影响大小与全球碳预算失衡的大小相当，或者是海洋和陆地总碳排放量与总碳吸收量之间的估计差异。她说，能够量化海气界面的这些小规模过程应该会提高科学家模拟大气和海洋之间碳流的能力。

追踪大洋彼岸的降雨模式

该研究的关键部分是由合著者Hugo Bellenger开发的模型，该模型可跟踪降雨引起的海洋表面盐度变化。法国国家科学研究中心 (CNRS) 气象动态实验室的气候建模师 Bellenger 表示：“海洋表皮的物理模型最早于 20 世纪 60 年代开发出来。” “但是，虽然他们很好地跟踪了温度变化，但[之前]没有测量相应的盐度。”

该模型使研究人员能够描绘出降雨影响最强的地方。湍流和稀释作用在热带地区发挥着重要作用，热带地区的特点是大雨和微风。湿沉降的影响在热带地区以及其他强降水地区（例如风暴路径和南大洋）也很显着。

这令人惊讶。

帕克说：“我们预计降雨主要会增加热带地区的碳吸收。没想到它也可能对高纬度地区产生显着影响。”

汉堡大学的地球科学家和碳循环建模师塔蒂安娜·伊利娜 (Tatiana Ilyina) 并未参与这项研究，她表示，这项研究量化了迄今为止在观测或基于模型的估计中尚未考虑到的效应。全球碳预算。 “它发出了一个强烈的信号，即我们没有理由不在我们的全球碳预算估算中考虑这些影响。”

随着世界变暖和降水量增加，这种效应可能会变得更强：研究小组发现，湿沉降率与降雨率成正比。风暴已经带来了更多的降雨，科学家预计海洋降水模式会随着气候变化而发生变化。在他们的分析中，基于卫星观测和对 2008 年至 2018 年全球天气数据集的重新分析，研究人员发现降雨对海洋碳吸收的影响略有增加。

伊利纳说，这项工作引起了人们对另一个先前未考虑的碳气候反馈的关注。 “正确确定降水模式一直是全球模型中长期存在的问题。现在我们知道这对量化海洋碳汇具有直接影响。”

本文最初发表于Eos.org。阅读原始文章原始文章。