解码天空：水蒸气对下午降雨的影响

艺术家绘制的土壤水分主动无源卫星的渲染图。每个轨道在地球表面扫描的区域的宽度约为620英里。

进入的水蒸气在降雨中的作用一直是研究的一个复杂领域，但是新的研究表明水蒸气是难题的重要组成部分。

大气中水蒸气在天气中的作用是复杂的，尚不清楚。然而，亚利桑那大学的研究人员已经开始在《地球物理研究快报》上的一项新研究中弄清不同大气条件下早晨土壤水分与下午降雨之间的关系。

主要作者乔什·韦尔蒂（Josh Welty）说：“关于土壤水分与降雨之间关系的普遍看法是，如果早晨土壤较湿，则下午降雨的发生率会更大，但要复杂得多。” UArizona水文学与大气科学系的博士生。“在全球范围内，我们看到有证据表明，取决于土壤湿度，在潮湿和干燥的土壤条件下，您都有更大的下午降雨机会。”

该小组还包括来自内华达州沙漠研究所和美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究人员，他们使用卫星进行了近五年来北半球土壤湿度和下午降雨的观测。这项工作得到了NASA的支持，并基于全球降水测量任务和土壤水分主动无源卫星的NASA卫星数据，以及研究和应用第2版的现代时代回顾性分析的大气湿度和运动数据，或者MERRA-2模型，其中包含卫星观测。

研究人员发现，在风吹入的空气中水分很少的日子里，在潮湿的土壤或较高的相对湿度上更可能发生下午的降雨。在风带来大量大气水分的日子里，较干燥的土壤或较低的相对湿度更可能导致下午降雨。研究小组还发现，在这两种情况下，早晨土壤温度升高或气温升高，下午降雨的可能性都更大。

研究人员着眼于下午发生降雨的天数，并指出在湿润多于平均水平的土壤上发生的降雨天数与干燥多于平均水平的土壤上发生的降雨天数之间的差异。然后，他们将结果分为三类：通过风的高，中和低大气湿度传输。

该研究基于2018年的一项研究，该研究确定了俄克拉荷马州南部大平原土壤水分在下午降雨量中的作用。新发现表明，俄克拉荷马州土壤湿度，下午降雨与大气湿度之间的关系并不适用于整个北半球。

“在大平原南部，我们发现，当风带来较少的水分时，干土与降雨量增加有关；当风带来更多水分时，与之相关的湿土与降雨量增加有关。在目前的研究中，我们发现，实际上，在许多地区，下午降雨的可能性正好相反。”韦尔蒂说。

Welty的论文顾问和论文合著者Xubin Zeng，Agnese N.Haury赋予环境的主席，气候动力学和水文气象中心以及陆地-大气-海洋相互作用小组主任说，了解水蒸气在天气中的作用很重要，因为它的影响无处不在。 。

“例如，在大平原南部，有许多龙卷风活动，因为有水蒸气从墨西哥湾流进来。另外，在加利福尼亚海岸，您谈论的是大气河流带来的严重洪灾，” Zeng说。大气河流是浓水蒸气的走廊，一旦撞到山脉，就会迅速沉淀，造成大面积洪水泛滥。

风带来的水蒸气是了解的重要来源。过去，人们在研究土地条件对降雨的影响时并没有给予足够的重视，这有可能使他们的结果产生误导。一旦我们考虑了风的水蒸气运动，结果就会变得更加可靠。

随着全球变暖改变大气湿度，土壤湿度等的模式，了解这种关系变得更加重要。曾庆红说，这种变化不仅会影响天气和自然灾害，还会影响农业。

“结果确实显示出土地对天气和气候的影响的复杂性，”来自NASA戈达德太空飞行中心的物理科学家和论文合著者Joe Santanello说，他是NASA支持的本地陆地-大气耦合工作组的主席，负责改善天气和气候。气候模型。“当您添加改变土壤干燥或湿润的人为灌溉或土地使用因素时，我们目前在模型中不能很好地体现这一点，我们可能会对天气和气候产生其他下游影响，而我们尚未预见到的。”

下一步是评估这些关系如何在全球气候和天气预报模型中发挥作用。

“我们的发现是观察性的，但是现在，我们希望使用计算机模型来帮助我们理解为什么干燥或潮湿的土壤会增加降雨的可能性，” Zeng说。“我们知道这是真的，但我们从数量上不知道为什么。”

参考：

乔什·韦尔蒂（Josh Welty），苏珊·斯蒂尔曼（Susan Stillman），曾旭斌和小约瑟夫·桑塔内罗（Joseph Santanello Jr.）的“湿润或干燥
的土壤上下午明显降雨的可能性增加”，地球物理研究快报。2020年4月29日
10.1029 / 2020GL087779

“土壤水分会影响南部大平原的暖季降水吗？” J.Welty和X.Zeng于2018年7月25日在《地球物理研究快报》上发表。
10.1029 / 2018GL078598