在美国西部，冬季降水是为科罗拉多州和加利福尼亚州等州提供度过干旱夏季所需水分的关键。寒冷季节的雨雪流入水库，在那里储存起来用于饮用水、农业、水力发电和其他用途。
现在，研究人员已将来自撒哈拉和亚洲沙漠等遥远地区的空气传播沙尘和其他颗粒与加利福尼亚州内华达山脉的降水联系起来。该论文于昨日在线发表在《科学》(Science)杂志上，由国家海洋和大气管理局地球系统研究实验室（位于科罗拉多州博尔德市）的博士后研究员 Jessie Creamean 和加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究生 Kaitlyn Suski 共同撰写。
Creamean 说：“基本上，我们能够证明，从撒哈拉和亚洲沙漠远隔重洋扬起的沙尘和生物气溶胶，被空运到世界各地，在美国西部地区的云层中形成冰晶。”
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NOAA 大气科学家 Ryan Spackman 对这项研究很熟悉，他说：“在这项研究之前，研究人员根本不知道来自如此遥远地方的沙尘会出现在加利福尼亚州的云层中。美国西海岸降水中出现撒哈拉沙漠的沙尘有些令人惊讶。它距离环球航行超过半个世界。”
Creamean 说，气溶胶催化云层中冰的形成，这可能会增加降水，尽管还需要对这种联系进行更多研究。
研究人员确实知道，某些气溶胶的存在在导致降水的冰的形成中起着重要作用，但他们还需要梳理出其重要性与其他因素（如可用的水蒸气量和垂直风暴风）的关系。
尽管过去的研究表明，来自亚洲的沙尘传播很远——甚至证明气溶胶在 13 天内环绕了地球——但还没有人表明来自远方的沙尘会影响降水。
通过卫星和机载实验室进行追踪
为了弄清楚这一点，研究人员不得不像侦探一样，汇集大量不同的数据。他们使用了 NOAA 的云气溶胶激光雷达和红外探路者卫星观测 (CALIPSO) 卫星的图像来追踪沙尘，并确认沙尘一直传播到加利福尼亚州。在风暴期间，他们驾驶一架装有多种强大仪器的研究飞机，其中包括一种可以识别云中颗粒类型的仪器，并确定它是沙尘还是其他类型的气溶胶。
Creamean 说：“它可以非常快速且实时地做到这一点。我们可以查看关于单个气溶胶化学性质的非常详细的信息。”
在飞机进行测量的同时，Creamean 和她的同事还在地面采集了降水样本，并对其进行分析，以查看山区的雨雪中是否含有沙尘。这与云层采样相结合，帮助他们确信沙尘是造成降水的一个因素。
科罗拉多州立大学（位于柯林斯堡）的大气科学家 Paul DeMott 是飞过云层的科学家之一。当飞机到达沙尘所在较高云层时，DeMott 采集了云层样本。
在空中时，他测试了样本，以查看他是否可以使样本中的沙尘颗粒在他的仪器内部再次产生冰核。基本上在飞机上重新创造研究人员认为在云层中发生的事情的能力，进一步证实了沙尘颗粒正在产生冰核。
DeMott 说：“我正在取一个云层冰晶中的颗粒，并证明其中存在某种可以形成冰的东西。因此，当我们进行这些测量时，人们正在地面上收集降水并获取雷达数据，”而且他们共同描绘出了一幅更好的图景，说明云层中发生的事情如何影响落到地面的雨雪。
DeMott 说，2009 年曾进行过一项类似的研究，仅使用了地面和卫星数据，但由于缺乏云层采样，因此更难以理解大气中沙尘的实际情况。
气候变化是一个因素
NOAA 研究员 Spackman 说，科学界经常争论从云层中获取的气溶胶测量的质量，但由于作者使用了多个数据源，他说，这加强了他们的解释。 Spackman 在一封电子邮件中写道：“作者提供的补充气象和卫星数据以及解释，加强了来自不同全球来源的沙尘可以在某些气象环境中增强降水的论点。”
Spackman 说，总的来说，这项研究做出了重要贡献。
他说：“这是一项云-气溶胶-降水相互作用领域的前沿研究，其中包括一个由大气化学家和气象学家组成的跨学科小组。它直接为关于气溶胶对云层和降水影响的许多关键科学问题做出了贡献。”
气候变化可能影响内华达山脉的降雨模式以及进入大气层的沙尘量，因此希望更好地了解气溶胶如何影响降水将有助于未来的水资源管理者。
加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所以及化学和生物化学系的学者、该研究的作者 Kimberly Prather 在一封电子邮件中写道：“了解哪些因素导致降水增多或减少以及这种情况如何发生，对于开发基础设施以获取更多水、减少洪水等至关重要。”
Prather 补充说，这项研究的结果可以通过阐明气溶胶对降水的作用来改进气候模型。随着气候变暖，研究人员预计会有更多的沙尘进入高空，可能会通过改变雨雪的降落地点来影响降水。
Prather 说，这项研究是 CalWater 研究计划的一部分，该计划的目标是帮助美国西部各州更好地了解在气候变化下其供水可能发生怎样的变化。将于 2015 年冬季进行后续研究。
加州能源委员会主席 Robert Weisenmiller 在一份关于该研究的新闻稿中说：“水力发电是加利福尼亚州重要的电力来源，平均提供我们年度发电量的 15%。这项州政府资助的、与 NOAA 合作进行的研究将帮助我们了解空气中的微小颗粒如何影响降水和水力发电。此外，这些信息将有助于评估我们不断变化的气候的影响。”
经 Environment & Energy Publishing, LLC. 许可，转载自 Climatewire。www.eenews.net, 202-628-6500