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科學(xué)家們檢討"雨傘科學(xué)"的弊端：研究人員需要走進(jìn)雨中

2023-08-30 14:20:10 來源：cnBeta 小 中

(資料圖片僅供參考)

要想在自己的領(lǐng)域中出類拔萃，可能需要在自己的領(lǐng)域中脫穎而出。最近的一項(xiàng)研究認(rèn)為，科學(xué)家過度依賴遙感和模型會遺漏有關(guān)潮濕天氣事件的重要細(xì)節(jié)，從而可能影響地球系統(tǒng)模型和科學(xué)認(rèn)識。他們主張進(jìn)行直接的實(shí)地觀測，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，激發(fā)創(chuàng)造力，豐富環(huán)境教育。

人眼可觀察到但遠(yuǎn)程技術(shù)系統(tǒng)難以記錄的森林中與風(fēng)暴有關(guān)的現(xiàn)象和指標(biāo)實(shí)例照片如下：(a)樹冠上方的凝結(jié)水汽羽流，(b)被風(fēng)吹起的積雪重新分布。(c) 可以看到富含化學(xué)物質(zhì)的融水從冰層下的樹干流下。(d) 滴水點(diǎn)，降雨在此被上坡樹冠區(qū)集中。(e) 通透的雨滴閃爍著琥珀色的光澤，表明溶解的有機(jī)物具有吸光性。(f) 鐵氧化細(xì)菌產(chǎn)生的油狀光澤。(g) 富含硫化物的小泉中的含元素硫細(xì)菌（Thiothrix sp.） (h) 進(jìn)行光合作用的藍(lán)藻和藻類的綠色葉綠體。葉片表面潤濕模式可從 (i) 小液滴的最小覆蓋范圍到 (j) 薄膜的完全覆蓋范圍不等。露兜樹的(k)槽狀葉片和(l)枝條將雨水引向(m)氣生根尖。(n) 考拉飲用樹上的滴流的水。

克利夫蘭州立大學(xué)的約翰-范-斯坦（John T. Van Stan）領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)跨學(xué)科研究小組認(rèn)為，科學(xué)家應(yīng)該走出實(shí)驗(yàn)室，直接觀察雨、雪或隱性沉積等天氣現(xiàn)象。在發(fā)表于《生物科學(xué)》（BioScience）雜志上的一篇論文中，研究人員認(rèn)為，對暴雨事件的實(shí)際觀察對于理解潮濕天氣的復(fù)雜性及其對環(huán)境的各種影響至關(guān)重要。

最近，范斯坦及其同事注意到科學(xué)界有一種趨勢，即依靠遙感技術(shù)來研究風(fēng)暴及其后果："自然科學(xué)家似乎越來越滿足于保持干燥，依靠遙感器和采樣器、模型和虛擬實(shí)驗(yàn)來了解自然系統(tǒng)。因此，我們可能會錯(cuò)過重要的風(fēng)暴現(xiàn)象、富有想象力的靈感和建立直覺的機(jī)會--所有這些都是科學(xué)進(jìn)步的關(guān)鍵"。

他們警告說，這種"傘式科學(xué)"可能會錯(cuò)過重要的局部事件。例如，在描述雨水從森林樹冠流向土壤的過程時(shí)，作者指出："如果幾個(gè)樹枝有效地捕捉雨水并將其排向樹干，那么雨水輸入近樹干土壤的量可能會增加 100 倍以上。"

作者還指出，一些重要現(xiàn)象，如低洼地區(qū)的霧事件、被困在林冠下的水汽以及冷凝水羽流等，可能會逃過遙感探測，但對地面上的科學(xué)家來說卻是顯而易見的。在更大范圍內(nèi)，這些疏忽會影響地球系統(tǒng)模型，因?yàn)檫@些模型經(jīng)常低估樹冠的蓄水量。他們認(rèn)為，這些誤差可能代表了"地球系統(tǒng)模型模擬的地表溫度的巨大潛在偏差"。

然而，直接觀測的優(yōu)點(diǎn)不僅僅在于彌補(bǔ)"雨傘科學(xué)"的不足。范斯坦及其同事認(rèn)為，親身經(jīng)歷風(fēng)暴具有內(nèi)在價(jià)值--不僅對自然科學(xué)家如此，對研究氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)影響的學(xué)生也是如此。他們聲稱，這種身臨其境的方法可以增強(qiáng)理解力、激發(fā)好奇心、加強(qiáng)與自然的聯(lián)系，從而豐富環(huán)境教育、激勵(lì)研究并為未來的科學(xué)界做好準(zhǔn)備。

這項(xiàng)研究得到了美國國家科學(xué)基金會、農(nóng)業(yè)和漁業(yè)部、麥金太爾斯坦尼斯項(xiàng)目、能源部/美國能源部以及美國林務(wù)局的資助。

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