地球因其丰富的水源而常被称为“蓝色星球”。与太阳系中的其他天体不同——可能在系外行星上——地球上的液态水丰富,它的存在使数以百万计的物种得以进化和繁衍。根据美国地质调查局(USGS)的数据,地球表面约 71% 的面积被水覆盖,而地球上 96.5% 的巨大水源位于海洋中。但是水不仅仅停留在下面;作为水循环(也称为水文循环)的一部分,它向上传播到大气。
那么,任何时候大气中有多少水?现在我们头顶有多少,如果所有这些都掉下来,会产生什么影响?
很简单,现在天空中有数十亿加仑的水——主要是水蒸气的形式——如果它一下子掉下来,会给数百万人带来一些重大问题。
根据美国地质调查局的数据,地球上所有水的体积估计接近 3.325 亿立方英里(14 亿立方公里)。综上所述,1 立方英里的水将含有大约 1.1 万亿加仑——足以填满 166 万个奥林匹克规模的游泳池。
由于水文循环,地球的水永远不会在一个地方停留太久。它蒸发,变成蒸汽,凝结成云,然后以降水的形式落回地表。然后循环再次开始。
据大英百科全书称,蒸发的水会在大气中保留大约 10 天。这意味着大气实际上充满了水蒸气。
“平均而言,大约相当于 30 毫米 [1.2 英寸] 的雨以蒸汽的形式降落在地球表面的任何一点上,”J. Stewart Marshall 雷达观测站主任兼同事 Frédéric Fabry加拿大麦吉尔大学环境与大气与海洋科学系教授在一封电子邮件中告诉 Live Science。
“每平方码大约有 55 磅 [25 公斤] 的水,其中大部分以蒸汽的形式存在,”他说。
法布里说,鉴于地球的表面积约为 1.97 亿平方英里(5.1 亿平方公里),大气中约有 3750 亿加仑的水。他补充说,如果所有这些质量都立即下降,它将使全球海平面升高约 1.5 英寸(3.8 厘米)。
尽管所有这些蒸汽同时下降的可能性极小,但海平面如此急剧上升可能会产生可怕的后果。据《气候变化邮报》报道,如果全球海平面仅上升 2 英寸(5 厘米),低洼城市,如印度的孟买和高知;科特迪瓦阿比让;和印度尼西亚雅加达——总人口超过 2800 万,已经很容易受到沿海洪水的影响——将受到“严重影响”。
此外,根据 2017 年发表在《科学报告》杂志上的一项研究,如果海平面上升 2 到 4 英寸(5 到 10 厘米),它将使许多地区的洪水频率增加一倍,“特别是在热带地区”。
如果大气中的所有水都以某种方式自发地倾泻而下,它就不会均匀地落在世界各地。那是因为地球的某些区域比其他区域更湿。
“大气中的水量由流入大气和流出大气之间的平衡控制,”法布里说。“大气中的流动是由地表的蒸发控制的,这取决于地表是否有水,以及温度。蒸发水需要大量的能量,而这种能量来自地表的温暖。地表。温暖的海洋是蒸发量最大的地方,而北极陆地地区是蒸发量最小的地方。”
大气中的平均水量随季节和地点而变化,但从广义上讲,“热带海洋和潮湿的热带地区的水汽最多,而且随着季节的变化而变化;北极陆地地区或高山地区的水汽最少”,因为温暖的空气更适合携带水,法布里说。
其他起作用的因素包括地质和地形,例如倾斜的地形,这会影响空气向上移动到大气中的速度,并在那里冷却。结果,山区的逆风地区“获得的降水量超过了他们的降水量,”法布里说。据美国地质调查局称,这部分解释了为什么位于喀斯喀特山脉附近的城市西雅图会下这么多雨。
值得注意的是,气候变化很可能会在未来几十年影响大气中的蒸汽量。“如果温度升高,地表的蒸发量会增加,大气中的水量也会增加,”法布里说。
因此,可以想象,全球变暖可能会加速。水蒸气是一种非常有效的温室气体,当它更多地进入大气时,它会导致气候变暖并增强温室效应。