科學家們檢討”雨傘科學”的弊端:研究人員需要走進雨中
要想在自己的領域中出類拔萃,可能需要在自己的領域中脫穎而出。最近的一項研究認為,科學家過度依賴遙感和模型會遺漏有關潮濕天氣事件的重要細節,從而可能影響地球系統模型和科學認識。他們主張進行直接的實地觀測,以提高數據的準確性,激發創造力,豐富環境教育。
人眼可觀察到但遠程技術系統難以記錄的森林中與風暴有關的現象和指標實例照片如下:(a)樹冠上方的凝結水汽羽流,(b)被風吹起的積雪重新分佈。(c) 可以看到富含化學物質的融水從冰層下的樹幹流下。(d) 滴水點,降雨在此被上坡樹冠區集中。(e) 通透的雨滴閃爍著琥珀色的光澤,表明溶解的有機物具有吸光性。(f) 鐵氧化細菌產生的油狀光澤。(g) 富含硫化物的小泉中的含元素硫細菌(Thiothrix sp.) (h) 進行光合作用的藍藻和藻類的綠色葉綠體。葉片表面潤濕模式可從(i) 小液滴的最小覆蓋範圍到(j) 薄膜的完全覆蓋範圍不等。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。
克利夫蘭州立大學的約翰-範-斯坦(John T. Van Stan)領導的一個跨學科研究小組認為,科學家應該走出實驗室,直接觀察雨、雪或隱性沉積等天氣現象。在發表於《生物科學》(BioScience)雜誌上的一篇論文中,研究人員認為,對暴雨事件的實際觀察對於理解潮濕天氣的複雜性及其對環境的各種影響至關重要。
最近,范斯坦及其同事注意到科學界有一種趨勢,即依靠遙感技術來研究風暴及其後果:”自然科學家似乎越來越滿足於保持乾燥,依靠遙感器和採樣器、模型和虛擬實驗來了解自然系統。因此,我們可能會錯過重要的風暴現象、富有想像力的靈感和建立直覺的機會–所有這些都是科學進步的關鍵”。
他們警告說,這種”傘式科學”可能會錯過重要的局部事件。例如,在描述雨水從森林樹冠流向土壤的過程時,作者指出:”如果幾個樹枝有效地捕捉雨水並將其排向樹幹,那麼雨水輸入近樹乾土壤的量可能會增加100 倍以上。”
作者還指出,一些重要現象,如低窪地區的霧事件、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,但對地面上的科學家來說卻是顯而易見的。在更大範圍內,這些疏忽會影響地球系統模型,因為這些模型經常低估樹冠的蓄水量。他們認為,這些誤差可能代表了”地球系統模型模擬的地表溫度的巨大潛在偏差”。
然而,直接觀測的優點不僅僅在於彌補”雨傘科學”的不足。范斯坦及其同事認為,親身經歷風暴具有內在價值–不僅對自然科學家如此,對研究氣候變化對生態系統影響的學生也是如此。他們聲稱,這種身臨其境的方法可以增強理解力、激發好奇心、加強與自然的聯繫,從而豐富環境教育、激勵研究並為未來的科學界做好準備。
這項研究得到了美國國家科學基金會、農業和漁業部、麥金太爾斯坦尼斯項目、能源部/美國能源部以及美國林務局的資助。