在美國西部，冬季降水是為科羅拉多州和加利福尼亞州等州提供度過乾旱夏季所需水分的關鍵。寒冷季節的雨雪流入水庫，在那裡儲存起來用於飲用水、農業、水力發電和其他用途。
現在，研究人員已將來自撒哈拉和亞洲沙漠等遙遠地區的空氣傳播沙塵和其他顆粒與加利福尼亞州內華達山脈的降水聯絡起來。該論文於昨日線上發表在《科學》(Science)雜誌上，由國家海洋和大氣管理局地球系統研究實驗室（位於科羅拉多州博爾德市）的博士後研究員 Jessie Creamean 和加利福尼亞大學聖地亞哥分校的研究生 Kaitlyn Suski 共同撰寫。
Creamean 說：“基本上，我們能夠證明，從撒哈拉和亞洲沙漠遠隔重洋揚起的沙塵和生物氣溶膠，被空運到世界各地，在美國西部地區的雲層中形成冰晶。”
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NOAA 大氣科學家 Ryan Spackman 對這項研究很熟悉，他說：“在這項研究之前，研究人員根本不知道來自如此遙遠地方的沙塵會出現在加利福尼亞州的雲層中。美國西海岸降水中出現撒哈拉沙漠的沙塵有些令人驚訝。它距離環球航行超過半個世界。”
Creamean 說，氣溶膠催化雲層中冰的形成，這可能會增加降水，儘管還需要對這種聯絡進行更多研究。
研究人員確實知道，某些氣溶膠的存在在導致降水的冰的形成中起著重要作用，但他們還需要梳理出其重要性與其他因素（如可用的水蒸氣量和垂直風暴風）的關係。
儘管過去的研究表明，來自亞洲的沙塵傳播很遠——甚至證明氣溶膠在 13 天內環繞了地球——但還沒有人表明來自遠方的沙塵會影響降水。
透過衛星和機載實驗室進行追蹤
為了弄清楚這一點，研究人員不得不像偵探一樣，彙集大量不同的資料。他們使用了 NOAA 的雲氣溶膠雷射雷達和紅外探路者衛星觀測 (CALIPSO) 衛星的影像來追蹤沙塵，並確認沙塵一直傳播到加利福尼亞州。在風暴期間，他們駕駛一架裝有多種強大儀器的研究飛機，其中包括一種可以識別雲中顆粒型別的儀器，並確定它是沙塵還是其他型別的氣溶膠。
Creamean 說：“它可以非常快速且即時地做到這一點。我們可以檢視關於單個氣溶膠化學性質的非常詳細的資訊。”
在飛機進行測量的同時，Creamean 和她的同事還在地面採集了降水樣本，並對其進行分析，以檢視山區的雨雪中是否含有沙塵。這與雲層取樣相結合，幫助他們確信沙塵是造成降水的一個因素。
科羅拉多州立大學（位於柯林斯堡）的大氣科學家 Paul DeMott 是飛過雲層的科學家之一。當飛機到達沙塵所在較高雲層時，DeMott 採集了雲層樣本。
在空中時，他測試了樣本，以檢視他是否可以使樣本中的沙塵顆粒在他的儀器內部再次產生冰核。基本上在飛機上重新創造研究人員認為在雲層中發生的事情的能力，進一步證實了沙塵顆粒正在產生冰核。
DeMott 說：“我正在取一個雲層冰晶中的顆粒，並證明其中存在某種可以形成冰的東西。因此，當我們進行這些測量時，人們正在地面上收集降水並獲取雷達資料，”而且他們共同描繪出了一幅更好的圖景，說明雲層中發生的事情如何影響落到地面的雨雪。
DeMott 說，2009 年曾進行過一項類似的研究，僅使用了地面和衛星資料，但由於缺乏雲層取樣，因此更難以理解大氣中沙塵的實際情況。
氣候變化是一個因素
NOAA 研究員 Spackman 說，科學界經常爭論從雲層中獲取的氣溶膠測量的質量，但由於作者使用了多個數據源，他說，這加強了他們的解釋。 Spackman 在一封電子郵件中寫道：“作者提供的補充氣象和衛星資料以及解釋，加強了來自不同全球來源的沙塵可以在某些氣象環境中增強降水的論點。”
Spackman 說，總的來說，這項研究做出了重要貢獻。
他說：“這是一項雲-氣溶膠-降水相互作用領域的前沿研究，其中包括一個由大氣化學家和氣象學家組成的跨學科小組。它直接為關於氣溶膠對雲層和降水影響的許多關鍵科學問題做出了貢獻。”
氣候變化可能影響內華達山脈的降雨模式以及進入大氣層的沙塵量，因此希望更好地瞭解氣溶膠如何影響降水將有助於未來的水資源管理者。
加州大學聖地亞哥分校斯克裡普斯海洋研究所以及化學和生物化學系的學者、該研究的作者 Kimberly Prather 在一封電子郵件中寫道：“瞭解哪些因素導致降水增多或減少以及這種情況如何發生，對於開發基礎設施以獲取更多水、減少洪水等至關重要。”
Prather 補充說，這項研究的結果可以透過闡明氣溶膠對降水的作用來改進氣候模型。隨著氣候變暖，研究人員預計會有更多的沙塵進入高空，可能會透過改變雨雪的降落地點來影響降水。
Prather 說，這項研究是 CalWater 研究計劃的一部分，該計劃的目標是幫助美國西部各州更好地瞭解在氣候變化下其供水可能發生怎樣的變化。將於 2015 年冬季進行後續研究。
加州能源委員會主席 Robert Weisenmiller 在一份關於該研究的新聞稿中說：“水力發電是加利福尼亞州重要的電力來源，平均提供我們年度發電量的 15%。這項州政府資助的、與 NOAA 合作進行的研究將幫助我們瞭解空氣中的微小顆粒如何影響降水和水力發電。此外，這些資訊將有助於評估我們不斷變化的氣候的影響。”
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