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一群瞪羚和一團(tuán)云有什么共同點(diǎn)？人類產(chǎn)生的空氣懸浮微粒又是怎樣影響著降雨方式？據(jù)每日科學(xué)網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，以色列魏茨曼環(huán)境科學(xué)研究所和美國國家海洋和大氣管理局地球系統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家合作，共同構(gòu)建了一種新的數(shù)學(xué)模型，用來描述云、雨和空氣中的懸浮微粒之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。該模型正是仿照了自然界獵食與被獵食動(dòng)物的種群動(dòng)態(tài)變化模型而建立，有助于科學(xué)家進(jìn)一步理解氣候變化的規(guī)律。研究論文發(fā)表在最近出版的《美國國家科學(xué)院院刊》上。
云是導(dǎo)致氣候變化的主要因素，尤其在淺海地區(qū)大氣層，它們?cè)趤啛釒ШＱ笊峡招纬闪司薮蟮脑茖?，將部分太陽能量反射回太空，給大氣降溫。研究人員解釋說，正像獵食動(dòng)物和被獵食動(dòng)物群體的擴(kuò)張與收縮互為消長(zhǎng)一樣，模擬動(dòng)物世界中獵食周期的方程，也能模擬云雨變化的周期：過多降雨會(huì)使天空的云大大減少，而隨著云的慢慢生長(zhǎng)，會(huì)帶來再次降雨。就像草的數(shù)量影響了牧群的大小，空氣中的懸浮微粒是“養(yǎng)”云的雨核，其數(shù)量也是相對(duì)的，圍繞微粒形成微小的雨滴，飄在高空而不會(huì)降落下來。
研究人員根據(jù)以往對(duì)海洋層積云的研究數(shù)據(jù)，用了3個(gè)類似獵食模型簡(jiǎn)單方程，構(gòu)建了模擬云雨系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化的模型：第一個(gè)好像瞪羚與獅子；第二個(gè)好像雙人自行車的聯(lián)動(dòng)：降雨好比是“獵食者”，降雨周期總是緊隨云團(tuán)達(dá)到峰值之后而來，云在損失以后會(huì)以同樣的比率得到補(bǔ)充，由此形成一種穩(wěn)定狀態(tài)；第三種是混亂，當(dāng)獵食群體失控或強(qiáng)降雨破壞了整個(gè)云系時(shí)，會(huì)造成氣候混亂。
此外，模型還顯示，隨著懸浮微粒數(shù)量的變化，系統(tǒng)會(huì)突然從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)。這也顯示出一種雙重結(jié)果的可能性：當(dāng)懸浮微粒含量較低時(shí)，云的形成主要取決于飄塵濃度；當(dāng)懸浮微粒含量較高而達(dá)到飽和時(shí)，云的形成只取決于最初的環(huán)境條件。
以色列魏茨曼環(huán)境科學(xué)研究所能量研究部的艾蘭-科倫解釋說，通過這種系統(tǒng)方法，“能讓我們以新的角度來觀察云、雨以及懸浮微粒之間的復(fù)雜關(guān)系，理解它們是怎樣形成的，也讓我們能從更宏觀的視野來研究空氣中懸浮微粒水平的轉(zhuǎn)變?cè)鯓佑绊憵夂蜃兓?。?/span>
