科学家指出，雨水有助于海洋捕获更多的碳

到目前为止，在计算海洋吸收碳的能力时，雨水一直被忽略，但一项新的估计表明，雨水使海洋碳汇增加了5%到7%。

30年前，大卫·何（David Ho）在迈阿密一幢NOAA大楼的停车场设置了两个粉红色的恐龙图案的儿童游泳池，那里下午经常有雷雨。他当时22岁，刚刚完成本科学业，在美国国家海洋和大气管理局担任技术员。

他在两个池子里都注满了水，加入了气体示踪剂，并在一个池子上盖上了顶篷作为对照。接下来的几个月里，他每天都在等待倾盆大雨，当他用玻璃注射器从每个水池里取出样本时，他浑身湿透了。

“这很痛苦，”他说，“但我得到了一些有趣的结果。”

这些早期的实验表明，雨水提高了二氧化碳（CO2）的转移速度，或者说是二氧化碳从空气转移到水中的效率。大卫·何现在是夏威夷大学马诺阿分校的海洋学家，从那以后，他一直在研究这个课题，在美国宇航局的降雨模拟器和太平洋的研究航行中仔细研究了它的影响。

他的最新研究是这项工作的高潮，提供了第一个全面的全球估计，当雨水到达海洋时，二氧化碳通量会发生什么。全球海洋吸收了人类活动排放的约四分之一的二氧化碳，这项研究表明，降雨使这一吸收量每年增加1.4 - 1.9亿吨，即5%-7%。

“要花这么长时间来量化这一过程可能令人惊讶，但部分原因是这是一个很难研究的问题，”大卫·何说。对海洋中气体浓度的测量大多来自船只，它们在5-7米深的地方收集水样。但由于雨水打在地表上，所以它的影响在这些深度是看不见的。“这一点被忽视了，因为我们没有数据。”

湍流，稀释和湿沉积

海洋对二氧化碳的吸收是不均匀的。一些区域起到了吸收的作用，吸收气体，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量的三种主要方式：湍流、稀释和湿沉积。

当水滴撞击地表时，它会产生湍流，使更多的水与大气及其所含的碳接触。每一滴都是相对新鲜的水，它稀释了海水，改变了空气-海洋二氧化碳的浓度梯度，从而提高了吸收率。最后，湿沉降是指每一滴水在穿过大气时如何吸收二氧化碳，然后将气体直接注入海洋。

美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的海洋学家里克·万宁霍夫（Rik Wanninkhof）率先使用惰性化学示踪剂研究空气和水之间的气体交换，他说，湿沉积是一种单向通量。万宁霍夫没有参与最新的研究，但他与大卫·何一起进行了水池实验。“我们在早期的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，是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，这种降雨对海洋碳吸收的影响与全球碳收支失衡的规模相当，或者与海洋和陆地的总碳排放与总碳吸收之间的估计差异相当。她说，能够量化这些在海气界面的小规模过程，将提高科学家模拟大气和海洋之间碳流动的能力。

追踪整个海洋的降雨模式

这项研究的一个关键部分是由合著者雨果·贝伦格（Hugo Bellenger）开发的一个模型，该模型可以追踪降雨引起的海洋表面盐度变化。“海洋皮肤的物理模型最早是在20世纪60年代开发出来的，”贝伦格说，他是法国国家科学研究中心（CNRS）的msamtsamorologie Dynamique实验室的气候建模师。“但是，尽管他们很好地跟踪了温度变化，但（以前）没有测量盐度变化。”

这个模型使研究人员能够描绘出降雨影响最大的地方。湍流和稀释在以暴雨和弱风为特征的热带地区起着重要作用。湿沉积的影响在热带地区以及其他有强降水的地区也很显著，例如风暴路径和南大洋。

这让人感到意外。

“我们原本预计降雨主要会增加热带地区的碳吸收。发现它也可能对高纬度地区产生明显的影响是出乎意料的，”帕克说。

汉堡大学的地球科学家和碳循环建模师塔蒂亚娜·伊利娜（Tatiana Ilyina）没有参与这项研究，她说，这项研究量化了一种迄今为止在全球碳预算的观测或基于模型的估计中尚未考虑到的影响。“这发出了一个强烈的信号，即我们没有理由在全球碳预算估算中不考虑这些影响。”

随着全球变暖和降水增加，这种影响可能会变得更强：研究小组发现，湿沉积率与降雨量成正比。风暴已经带来了更多的降雨，科学家们预计海洋上的降水模式将随着气候变化而改变。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呈轻微增长趋势。

塔蒂亚娜·伊利娜说，这项工作引起了人们对另一种以前未被考虑的碳-气候反馈的关注。“在全球模型中，正确获取降水模式是一个长期存在的问题。现在我们知道，这对量化海洋碳汇有直接影响。”