正如河流流經(jīng)大地，滋養(yǎng)著社區(qū)、生計和生物多樣性一樣，“隱形河流”在我們頭頂上方流動，其攜帶的水汽總量超過了地球上所有河流的總和。這些被稱為“大氣河”的水汽通道，對全球的天氣和降水模式有著巨大的影響。?

氣候變化和人類活動正影響著大氣河的行為，改變其路徑，并引發(fā)洪水、風(fēng)暴和干旱等極端天氣事件。研究大氣河中的同位素，有助于我們了解和追蹤它們，進(jìn)而改進(jìn)天氣預(yù)報和極端天氣事件預(yù)測。

什么是大氣河？

大氣河是自然存在的強(qiáng)水汽帶，長達(dá)數(shù)千公里，在地球大氣層中流動。其形成源于赤道地區(qū)的強(qiáng)烈日照使海水蒸發(fā)，隨后風(fēng)將水汽帶向兩極，形成“空中河流”。這些“河流”通常在地面以上不超過3000米的高度（約為珠穆朗瑪峰高度的三分之一）流動。當(dāng)大氣河抵達(dá)海岸線時，會被向上推升；在接近山脈時，便以降雨或降雪的形式釋放水汽。

大氣河為全球許多地區(qū)，特別是沿海地區(qū)提供了至關(guān)重要的淡水資源。在美國西海岸的加利福尼亞州，大氣河帶來的降水約占當(dāng)?shù)啬杲涤炅康囊话?，為水庫蓄水，為農(nóng)民提供生活用水。在中國東部沿海、朝鮮半島和日本西部， 大氣河的降水貢獻(xiàn)也占年降雨量的 30% 至 60%。

氣候變化帶來的壓力

隨著全球氣溫升高，大氣中積聚的水汽增多，導(dǎo)致大氣河引發(fā)的降水強(qiáng)度增大、頻率提高。在東亞許多沿海地區(qū)，超過80%的強(qiáng)降雨都源于這一現(xiàn)象。

斯克里普斯海洋學(xué)研究所西部天氣和水極端事件中心副主任Julie Kalansky說：“隨著氣候變暖，極端天氣事件變得愈發(fā)強(qiáng)烈，而其中許多都由大氣河引發(fā)?！?/p>

與此同時，大氣河正從赤道向極地移動。在亞熱帶地區(qū)，大氣河出現(xiàn)的頻率降低，導(dǎo)致這些地區(qū)供水減少、干旱問題加?。欢窖笪鞅钡貐^(qū)、歐洲以及北極等地區(qū)則遭遇了更強(qiáng)的降雨和洪澇災(zāi)害。

同位素的作用

“大氣河的年度變化極大，因此很難預(yù)測每年的降雨量?！?Kalansk表示，“這種季節(jié)性降水的不可預(yù)測性給水資源供應(yīng)管理帶來了重大挑戰(zhàn)?！?/p>

科學(xué)家們正在利用穩(wěn)定同位素，即原子的非放射性形式，來研究氣候變化對大氣河的影響。這些技術(shù)可追蹤水汽的來源、在大氣中的輸送距離、形成降水的區(qū)域及其與水循環(huán)的相互作用。這些信息有助于預(yù)測極端天氣事件、識別洪水風(fēng)險、降低其影響以及管理水資源（尤其是在干旱期間）。

一項新的原子能機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)研究項目正將同位素示蹤劑整合到水文和氣候模型，以追蹤和模擬不同形態(tài)的水在整個水循環(huán)過程中的流動和變化情況。

“我們將通過該研究項目收集的數(shù)據(jù)，能夠有助于評估洪水、干旱和缺水等日益增加的風(fēng)險?！痹幽軝C(jī)構(gòu)同位素水文學(xué)處處長Jodie Miller表示，“這些數(shù)據(jù)還能幫助各國制定減輕風(fēng)險、改善水資源管理和提高氣候適應(yīng)能力的戰(zhàn)略?！?/p>

“我們正利用水汽同位素數(shù)據(jù)來提高天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性?！眳⑴c該項目的東京大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究所教授Kei Yoshimura 表示，“同位素數(shù)據(jù)在中緯度地區(qū)尤其有用，將有助于更好地預(yù)測與大氣河有關(guān)的水汽輸送和降雨模式?！?/p>

該項目利用了全球降水同位素網(wǎng)（GNIP）65年的數(shù)據(jù)，GNIP在全球范圍內(nèi)擁有超過1000個監(jiān)測站，用于追蹤降水情況。GNIP的數(shù)據(jù)可用于分析大氣河的起源、路徑以及降水模式，從而為研究在氣候變暖背景下大氣河行為的變化提供見解。