科學家研究“隱形河流”以應對極端天氣和水資源短缺

正如河流流經大地，滋養著社區、生計和生物多樣性一樣，“隱形河流”在我們頭頂上方流動，其攜帶的水汽總量超過了地球上所有河流的總和。這些被稱為“大氣河”的水汽通道，對全球的天氣和降水模式有著巨大的影響。?

氣候變化和人類活動正影響著大氣河的行為，改變其路徑，并引發洪水、風暴和干旱等極端天氣事件。研究大氣河中的同位素，有助于我們了解和追蹤它們，進而改進天氣預報和極端天氣事件預測。

什么是大氣河？

大氣河是自然存在的強水汽帶，長達數千公里，在地球大氣層中流動。其形成源于赤道地區的強烈日照使海水蒸發，隨后風將水汽帶向兩極，形成“空中河流”。這些“河流”通常在地面以上不超過3000米的高度（約為珠穆朗瑪峰高度的三分之一）流動。當大氣河抵達海岸線時，會被向上推升；在接近山脈時，便以降雨或降雪的形式釋放水汽。

大氣河為全球許多地區，特別是沿海地區提供了至關重要的淡水資源。在美國西海岸的加利福尼亞州，大氣河帶來的降水約占當地年降雨量的一半，為水庫蓄水，為農民提供生活用水。在中國東部沿海、朝鮮半島和日本西部， 大氣河的降水貢獻也占年降雨量的 30% 至 60%。

氣候變化帶來的壓力

隨著全球氣溫升高，大氣中積聚的水汽增多，導致大氣河引發的降水強度增大、頻率提高。在東亞許多沿海地區，超過80%的強降雨都源于這一現象。

斯克里普斯海洋學研究所西部天氣和水極端事件中心副主任Julie Kalansky說：“隨著氣候變暖，極端天氣事件變得愈發強烈，而其中許多都由大氣河引發。”

與此同時，大氣河正從赤道向極地移動。在亞熱帶地區，大氣河出現的頻率降低，導致這些地區供水減少、干旱問題加劇；而太平洋西北地區、歐洲以及北極等地區則遭遇了更強的降雨和洪澇災害。

同位素的作用

“大氣河的年度變化極大，因此很難預測每年的降雨量。” Kalansk表示，“這種季節性降水的不可預測性給水資源供應管理帶來了重大挑戰。”

科學家們正在利用穩定同位素，即原子的非放射性形式，來研究氣候變化對大氣河的影響。這些技術可追蹤水汽的來源、在大氣中的輸送距離、形成降水的區域及其與水循環的相互作用。這些信息有助于預測極端天氣事件、識別洪水風險、降低其影響以及管理水資源（尤其是在干旱期間）。

一項新的原子能機構協調研究項目正將同位素示蹤劑整合到水文和氣候模型，以追蹤和模擬不同形態的水在整個水循環過程中的流動和變化情況。

“我們將通過該研究項目收集的數據，能夠有助于評估洪水、干旱和缺水等日益增加的風險。”原子能機構同位素水文學處處長Jodie Miller表示，“這些數據還能幫助各國制定減輕風險、改善水資源管理和提高氣候適應能力的戰略。”

“我們正利用水汽同位素數據來提高天氣預報的準確性。”參與該項目的東京大學工業科學研究所教授Kei Yoshimura 表示，“同位素數據在中緯度地區尤其有用，將有助于更好地預測與大氣河有關的水汽輸送和降雨模式。”

該項目利用了全球降水同位素網（GNIP）65年的數據，GNIP在全球范圍內擁有超過1000個監測站，用于追蹤降水情況。GNIP的數據可用于分析大氣河的起源、路徑以及降水模式，從而為研究在氣候變暖背景下大氣河行為的變化提供見解。