作者：Philip Ball，来自自然杂志
大气科学家发现，降雨可以缓和大气。他们计算出，驱动大气中风和空气循环的大部分能量，都因雨滴穿过空气时的摩擦而耗散。
大气层就像一台热机，通过将热量从地球表面（空气被太阳加热的地方）转移到上方较冷的空气中来产生机械能。其中一部分能量转化为空气的动能，驱动着从大规模流动（如喷射气流）到小阵风和涡流的运动。最终，这种能量在湍流中消散：混乱地旋转的空气分子“相互摩擦”，略微升温。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续提供关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的报道。
但是，当落下的雨滴（或雪花或冰雹）在穿过周围空气时感受到摩擦时，也会发生一些机械能的耗散。
单个雨滴上的摩擦力非常小，以至于人们很容易忽略它作为耗散的重要来源。但是，纽约大学的大气科学家 Olivier Pauluis 和科罗拉多州博尔德市美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 的 Juliana Dias 发现，在全球范围内，如此多的降水落下，以至于它耗散的大气能量几乎与湍流一样多。这项研究今天发表在《科学》杂志上。
美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 的大气科学家 Isaac Held 过去曾与 Pauluis 一起研究这个问题，他说：“令人印象深刻且违反直觉的是，几乎与来自喷射气流和各种风暴的湍流能量级联所耗散的能量一样多，似乎正通过这种机制耗散。”
Pauluis 说，尽管这个结果甚至可能让一些其他大气科学家感到惊讶，但这是长期以来研究这个问题的人们所怀疑的。他说：“结果与之前的理论和模型非常吻合。”
沧海一粟
美国国家大气研究中心 (NCAR) 在博尔德市的大气科学家 Kevin Trenberth 指出，与气候系统中束缚的总能量（主要是热量）相比，所涉及的动能总量实际上非常小，后者加起来约为地球表面每平方米 240 瓦。来自降雨的耗散平均仅占其中的约 0.75% - 每平方米 1.8 瓦。“事实上，让我感到有点惊讶的是，产生的总动能有多小，以及因此耗散了多少，”Trenberth 说。
尽管如此，全球降水能量耗散的总速率约为 10^15 瓦，大约是人类在全球范围内消耗能量速率的 100 倍。
Pauluis 和 Dias 根据卫星对全球降水率的测量得出了他们对能量耗散的估计。美国宇航局的热带降雨测量任务卫星使用雷达来推断热带地区（北纬 40 度到南纬 40 度之间）大气中不同高度的降雨量。根据这些数字，研究人员计算出液滴所经历的摩擦阻力。
一些专家仍然持保留态度。“雨滴上的阻力并非完全是摩擦力，尤其是对于较大的雨滴，”伊利诺伊州芝加哥大学的云物理学家 Ramesh Srivastava 说。“所以我认为他们对摩擦耗散的估计被大大高估了。”
但是，如果降雨确实从大气中移走了如此多的动能，那么全球变暖模型中预测的降水增加（这主要归因于蒸发率的增加）可能会对大气环流产生重要影响。实际上，预计降水可能会“吸收”目前在风中表现出来的一些能量。
“这是我们研究的合理推论，”Pauluis 说。“但是，很难评估这对特定天气系统意味着什么。只要风暴数量减少，单个风暴的强度仍然可能上升，而总耗散量却下降。”
英国曼彻斯特大学的大气物理学家 Geraint Vaughan 说，然而，这些变化可能在全球变暖导致的大气环流和能量流动的更广泛变化面前显得微不足道。“我不认为这种机制会对更温暖世界中的大气动力学产生重要影响。”
本文经《自然》杂志许可转载。该文章于 2012 年 2 月 23 日首次发表。