奇瓦瓦沙漠暴雨

伊甸园以西

马修·罗比(Matthew Roby)

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科学的生命:新科学家的系列

混乱变成清晰。我们正在测量沙漠的呼吸。

  
一世' 米被束缚在一个20英尺长的气象站的顶部,就像一条蜿蜒的风在摇晃着,在奇瓦瓦沙漠上空载着含杂酚油的辛辣气味。我屏住呼吸,伸手去清洁传感器的尘土飞扬的镜头,该传感器扫描沙漠的空气中是否有痕量的温室气体。紧张的呼吸会使二氧化碳和水蒸气的峰值污染数据。下面散布着漆黑的蜡烛形四肢-叶子脱落,荆棘丛生,耐心地等待着不可能的下雨。

亚利桑那大学的卡森学者计划 从写作到演讲,致力于培训下一代环境研究人员的公共传播艺术。与之合作 Terrain.org,该计划将展示卡森学者计划(卡森学者计划)的学生和校友的论文和其他著作(《科学的生命》),希望激发读者不仅理解研究结果,而且理解科学家和从事关键工作的其他人的生活纹理在史无前例的变革时代帮助地球前进的过程。

湍流像漩涡一样在漩涡中打旋,使稳定的风被打碎。这就是为什么我在这里。我是亚利桑那大学(亚利桑那大学)团队的一员,该团队询问气候变化如何影响干旱生态系统中的碳和水循环。尽管热量持续不断,沙漠灌木还是将土壤中的水分开采出来,然后将其运输到叶子上,然后被阳光分解,然后被光合作用的机器用来从稀薄的空气中制糖。通过提取二氧化碳并释放出蒸气,生长中的植物在风中留下指纹,我们的传感器通过以每秒十次的超声波和红外线脉冲使空气闪烁来检测指纹。传感器将信号发送到计算机,该计算机将湍流转化为含义。混乱变成清晰。我们正在测量沙漠的呼吸。

我在塔上停下来,注意到湿度微妙上升。今天早上,我们把图森留在了不间断的蓝色天空下。风向南偏,现在携带着从科尔特斯海汲取的蒸气。云团在蔚蓝的天空中挣扎,从系泊设备倾斜到下面参差不齐的山峰。狂风高高。吉祥。

具有暴风雨天空的科学天气设备
马修·罗比(Matthew Roby)摄影。

我长大了,眼睛转向天空,然后上了圣何塞州立大学学习气象学。由于加州的困苦天气与教科书中的暴风雨形成对比,因此我的部门在北美季风中组织了一个夏季野外训练课程,这是风的季节性变化,当陆地和空气共同引发热和蒸气的暴风雨时。在2012年夏季,我的班级挤进了两辆12位客运货车,开了700英里到亚利桑那州的弗拉格斯塔夫。我们仔细研究了天气图和卫星扫描,以预测风暴将在何处发生,然后飞向雷达上的红色斑点,并停止使用气象气球拍摄大气快照。科罗拉多高原上空的空气携带的水分足以引发风暴,而不会破坏云层中的天空。灰色的窗帘由蓝色束缚。

毕业前,我参加了关于碳循环的课程,发现生物破坏了物理驱动的大气的清晰度。与气象学教科书将地球表面描述为一个单色的空洞形成对比,我了解到,生态系统中的植物和土壤从头至尾温暖并加湿了大气,既驱动了天气又响应了气候。

从那开始,我在爱荷华州立大学开始了研究生院,以寻找一种称为高粱的生物燃料作物是否可以在干旱期间使玉米过剩。与加利福尼亚州不同,爱荷华州不灌溉,如果停止下雨,农民也无法打开水。相反,他们指望下雨的好机会经常发生。内陆空气异常潮湿。在中西部广阔的草坪上,一排排无尽的蒸腾的玉米抽满了水,直到接缝裂开并下雨。我们进行了两年的潮湿实验,但从未遇到干旱。
 

奇瓦瓦沙漠的雷暴
马修·罗比(Matthew Roby)摄影。

 
我来亚利桑那州时遇到干旱。我正在研究的塔楼耸立在以干旱着称的土地上,这使得它在1953年被美国农业部选为美国西南半干旱牧场的唯一研究分水岭。从那时起,科学家们研究了墓碑附近的胡桃谷实验流域,以加深我们对土地管理和气候如何影响沙漠牧场水文和健康状况的理解。

核桃谷的年平均降雨量仅为12英寸,并进行了全程追踪。 2008年的一项研究1 出版于 水资源研究 计数了88个雨量计,以补充该流域无数的土壤湿度探头,数个水槽和两座塔。根据联合国粮食及农业组织的统计,它排泄了干旱地区生态系统特有的草丛,灌木丛和裸露的土壤-广阔的干旱和半干旱地区,覆盖了全球40%的土地,拥有20亿人口2.

旱地一定是地球上最焦虑的生物群落之一。干旱地区的植物长期处于偶然的运气中,在雨季和干旱之间摇摇欲坠。与降雨相关的植物生长的剧烈波动就像控制全球气候一样,因为生长中的植物吸收二氧化碳,有助于抵消排放量的增加。

虽然我们知道干旱会导致这些生态系统吸收更少的碳,但我们了解到植物还需要担心的新事物:由于气候变暖增加了空气的蒸发能力,大气变得越来越渴。而且植物很挑剔-当空气太干燥时,它们会减慢生长速度以节水。对干燥,干燥的空气的反应表明,在更温暖的未来,植物可能会努力利用有限的雨水,这可能会减少从空气中清除的旱地生态系统的碳量。

气象塔。
罗斯·科比摄影。

我从塔楼下下来,帮助研究技术人员Ross装载我们的卡车。塔已经准备好进行测量,但是风景看起来已经死了,我感觉到了一切:阳光,热度,停滞的多巴胺。当六月的最高点漂白使空隙变色时,沙漠上会出现一些朦胧的怨恨。

我发现自己想起了衣阿华州翠绿的玉米田,那里的雨水和肥沃的土壤种植着世界上一些最高产的农作物。但是相反,我在这里-大草原的南部,在伊甸园以西,开车回图森。罗斯说他以前有这种感觉。他指着圣佩德罗河(San Pedro River),波光粼粼的盆地中那条不可能的绿色丝带。他说,旱地并不是生产力最高的地区,但它们覆盖全球。我们谈论他们的故事如何在明天更热,更干燥的气候中为生态系统健康提供教训。

我向右转,沿着90号公路向北行驶,雷雨从与公路平行的磨刀山上爆发。挡风玻璃模糊到海玻璃。由土壤和树叶驱动的蒸气已经收集,凝结,现在下落了。幻影化身。几天后,蜡烛木醒来,绿色的条纹齐平,沙漠再次呼吸。

 

尾注
  1. Goodrich,D.C.,Keefer,T.O.,Unkrich,C.L.,Nichols,M.H.,Osborn,H.B.,Stone,J.J.,&Smith,J.R.(2008年)。长期降水量数据库,美国亚利桑那州核桃谷实验流域。 水资源研究. //doi.org/10.1029/[电子邮件 protected]/(ISSN)1944-7973.GULCH1
  2. 粮农组织2019。 干旱地区的树木,森林和土地利用:首次全球评估–完整报告。粮农组织林业文件,第184号。罗马。

 

马修·罗比(Matthew Roby)马修·罗比(Matthew Roby) 是博士亚利桑那大学自然资源与环境学院的学生。他的研究询问,高温和干旱如何改变干旱生态系统与大气之间的碳和水流量。

马修·罗比(Matthew Roby)的头像。马修·罗比(Nick Ohde)的照片。

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