作者：Philip Ball，來自自然雜誌
大氣科學家發現，降雨可以緩和大氣。他們計算出，驅動大氣中風和空氣迴圈的大部分能量，都因雨滴穿過空氣時的摩擦而耗散。
大氣層就像一臺熱機，透過將熱量從地球表面（空氣被太陽加熱的地方）轉移到上方較冷的空氣中來產生機械能。其中一部分能量轉化為空氣的動能，驅動著從大規模流動（如噴射氣流）到小陣風和渦流的運動。最終，這種能量在湍流中消散：混亂地旋轉的空氣分子“相互摩擦”，略微升溫。
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但是，當落下的雨滴（或雪花或冰雹）在穿過周圍空氣時感受到摩擦時，也會發生一些機械能的耗散。
單個雨滴上的摩擦力非常小，以至於人們很容易忽略它作為耗散的重要來源。但是，紐約大學的大氣科學家 Olivier Pauluis 和科羅拉多州博爾德市美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 的 Juliana Dias 發現，在全球範圍內，如此多的降水落下，以至於它耗散的大氣能量幾乎與湍流一樣多。這項研究今天發表在《科學》雜誌上。
美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 的大氣科學家 Isaac Held 過去曾與 Pauluis 一起研究這個問題，他說：“令人印象深刻且違反直覺的是，幾乎與來自噴射氣流和各種風暴的湍流能量級聯所耗散的能量一樣多，似乎正透過這種機制耗散。”
Pauluis 說，儘管這個結果甚至可能讓一些其他大氣科學家感到驚訝，但這是長期以來研究這個問題的人們所懷疑的。他說：“結果與之前的理論和模型非常吻合。”
滄海一粟
美國國家大氣研究中心 (NCAR) 在博爾德市的大氣科學家 Kevin Trenberth 指出，與氣候系統中束縛的總能量（主要是熱量）相比，所涉及的動能總量實際上非常小，後者加起來約為地球表面每平方米 240 瓦。來自降雨的耗散平均僅佔其中的約 0.75% - 每平方米 1.8 瓦。“事實上，讓我感到有點驚訝的是，產生的總動能有多小，以及因此耗散了多少，”Trenberth 說。
儘管如此，全球降水能量耗散的總速率約為 10^15 瓦，大約是人類在全球範圍內消耗能量速率的 100 倍。
Pauluis 和 Dias 根據衛星對全球降水率的測量得出了他們對能量耗散的估計。美國宇航局的熱帶降雨測量任務衛星使用雷達來推斷熱帶地區（北緯 40 度到南緯 40 度之間）大氣中不同高度的降雨量。根據這些數字，研究人員計算出液滴所經歷的摩擦阻力。
一些專家仍然持保留態度。“雨滴上的阻力並非完全是摩擦力，尤其是對於較大的雨滴，”伊利諾伊州芝加哥大學的雲物理學家 Ramesh Srivastava 說。“所以我認為他們對摩擦耗散的估計被大大高估了。”
但是，如果降雨確實從大氣中移走了如此多的動能，那麼全球變暖模型中預測的降水增加（這主要歸因於蒸發率的增加）可能會對大氣環流產生重要影響。實際上，預計降水可能會“吸收”目前在風中表現出來的一些能量。
“這是我們研究的合理推論，”Pauluis 說。“但是，很難評估這對特定天氣系統意味著什麼。只要風暴數量減少，單個風暴的強度仍然可能上升，而總耗散量卻下降。”
英國曼徹斯特大學的大氣物理學家 Geraint Vaughan 說，然而，這些變化可能在全球變暖導致的大氣環流和能量流動的更廣泛變化面前顯得微不足道。“我不認為這種機制會對更溫暖世界中的大氣動力學產生重要影響。”
本文經《自然》雜誌許可轉載。該文章於 2012 年 2 月 23 日首次發表。