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八國攜手拯救世界屋脊

李柏昱
・2013/10/02 ・1549字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 557 ・八年級
阿富汗喀布爾所見的興都庫什─喜馬拉雅山脈。這座世界最高的山脈目前正遭受氣候變遷的巨大威脅,八個有關國家已經決定合作共同拯救這片世界屋脊。(圖片來源:Wikimedia common作者Joe Burger)
阿富汗喀布爾所見的興都庫什─喜馬拉雅山脈。這座世界最高的山脈目前正遭受氣候變遷的巨大威脅,八個有關國家已經決定合作共同拯救這片世界屋脊。(圖片來源:Wikimedia common作者Joe Burger)

2013年春天,尼泊爾西部地區遭受嚴重乾旱侵襲,導致農作物歉收,從而加劇原先便已相當緊繃的糧食危機。然而在6月,同一個地區又遭逢50年來最大的洪水,起因是強度非比尋常的季風降雨。同時,洪水在印度北部的北阿坎德邦(Uttarakhand)以及喜馬偕爾邦(Himachal Pradesh)肆虐,奪走至少5700多條人命,據估計損失高達20億美元(約600億台幣)。

在經過幾十年來類似上述的氣候異常事件後,當地地區性跨國組織國際山區整合發展中心(International Centre for Integrated Mountain Development, ICIMOD)的8個成員國(阿富汗、孟加拉、不丹、中國、印度、緬甸、尼泊爾與巴基斯坦),都同意已經受夠這樣的情形了。2013年9月初,他們發起一項針對興都庫什─喜馬拉雅山脈的3年計畫,以全面評估該地區目前的狀態,並對未來該如何維護和發展提出建議。

科學家表示這項研究計畫來的正是時候,隨著氣候變遷逐漸加劇,當地的災害會變得更加頻繁。喜瑪拉雅地區每十年氣溫上升攝氏0.6度,是全球平均值的三倍;每十年降雨量增加65公釐,季風季節來臨時也變得更加潮濕,但是同時冬天卻變得越來越乾燥。

氣候變遷導致喜馬拉雅地區的冰河正快速消退,冰蝕湖數量更多而且變得更加巨大,淹沒高山地區的牧場並威脅下游的聚落。氣候變遷同時也造成生態系統的浩劫,有些高山植物逐漸往更高海拔分布,其他的則面臨絕種威脅,同時外來種的勢力也不斷擴大。如果氣候變遷持續下去,將會為當地的生物多樣性以及高山社區的生活帶來毀滅性的後果。

興都庫什─喜馬拉雅山脈延綿3500多公里,橫跨8個國家,從阿富汗一路到緬甸。做為當地的水源供應,這條山脈支持著超過全球五分之一的人口的生活並提供重要的生態系統服務(ecosystem services)。「氣候變遷帶給喜馬拉雅山的影響結合了許多其他挑戰,」ICIMOD總幹事大衛‧莫登(David Molden)說,在過去數十年中,這個地區經歷人口成長,能源短缺,汙染,環境退化以及天然災害等等。「過去能夠自給自足的人們現在面臨嚴峻的貧困問題。」

莫登指出,為了減輕氣候變遷帶來的衝擊,將所有面臨的難題都加以考慮是至關重要的。這也是ICIMOD的計畫所要進行的,它將檢視當前對於冰河、生物多樣性、水資源以及汙染物的了解,評估氣候、人口以及土地利用的變遷趨勢,並關注貧窮、水力發電廠開發、天然災害與糧食安全等相關議題。整份報告的結果將是一系列的政策建議,例如可持續的放牧、增加國際合作、減少森林砍伐與防洪治水等等。

這份報告將具有指標意義,它將協助擁有豐富天然資源的喜馬拉雅地區更為永續的發展,並幫助當地社群應對氣候變遷。不過,即便擁有這份重要的評估報告,無論它最後給予甚麼樣的政策建議,如何督促地方當局落實才是最重要的。氣候變遷的影響並非僅止於長時間尺度,然而越來越多的研究顯示氣變遷也會造成局部的生態系影響,而像大規模的森林砍伐等也會改變地區氣候,因而對自然更全面的保育與評估,也是未來防減災的重要課題。(本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

本文原發表於行政院國家科學委員會科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

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李柏昱
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成大都市計劃所研究生,現為防災科普小組編輯。喜歡的領域為地球科學、交通運輸與都市規劃,對於都市面臨的災害以及如何進行防災十分感興趣。


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你聞過下雨的味道嗎?讓我們一同探究它是怎麼產生的吧!

椀濘_96
・2022/05/04 ・3083字 ・閱讀時間約 6 分鐘

夏日雨季來臨,下雨前及正在下雨時,總能聞到一股特殊的氣味,濕濕的又有點清新,但大多時候卻不太喜歡,聞起來反而像霉味,甚至臭臭的,而我們總說那是「雨味」。

你是否也曾好奇過,這個形容不出、抽象的「下雨的味道」,究竟是怎麼產生的呢?

夏日雨季來臨總能聞到一股特殊的氣味,我們總說那是「雨味」。圖/Pixabay

最美的的英文單字 —— Petrichor 的由來

在經過漫長的乾旱季後,雨水落在乾燥土壤上時,混雜新鮮泥土與青草的氣味,這股聞起來令人愉悅舒爽的初雨清香,就叫 —— Petrichor。

撇除這樣優美浪漫的文學意涵,Petrichor 本身是個術語,專指下雨的氣味。

Petrichor 一詞首次出現在 1964 年的《自然》(Nature)期刊中,由兩位澳洲的 CSIRO(聯邦科學與工業研究組織)研究人員 Isabel Joy Bear 和 Richard G. Thomas 所創造。

該單字是由兩個希臘字「petra」以及「ichor」所組成;其中 petra 為岩石、石頭,而 ichor 則為希臘神話中神的血液。(聽起來就超厲害的!)

「岩石的血液」實際上是被大地吸收的植物油脂

而在該篇論文中,Bear 與 Thomas 揭露了令世人好奇許久「雨味」的來歷。顧名思義,Petrichor 一詞表明了此氣味來自於岩石內的液體,源自於兩人在實驗中證實,這個味道就是植物在乾旱期間分泌出的油,隨後這些油則被泥土、岩石吸收了。在乾旱時,油脂與泥土、岩石表面的其他化學物質相互發生作用,等到雨季來臨時,多種組合物的氣味被釋放出來。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。中文則將 Petrichor 譯為「潮土油」。

然而礙於當時技術尚未發展成熟,兩人尚未分解出該植物油脂的組成成分。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。圖/Pixabay

隔年(1965 年)Bear 與 Thomas 在《自然》上發表了另一篇關於 Petrichor 與植物生長的論文。

在長期處於乾旱或沙漠條件的地區迎來降雨時,植物種子萌發的反應會較迅速。因此兩人以此觀點帶入假設:該氣候條件普遍有利於 Petrichor 的累積,並從黏土(有黏性的泥土,內含多種礦物與金屬元素)和其他矽酸鹽礦物中釋放,兩者作為土壤的成分,似乎有可能伴隨著 Petrichor 內的一些物質,其可能對種子萌芽產生有利的影響。

然而,根據兩人實驗觀察,發現並非如此。

根據實驗結果所示,從礦物中提煉出的 Petrichor 顯著延遲了水芹、芥菜等種子的發芽和生長。此外,發現播種在濕潤後、原先為暴露在溫暖乾燥大氣條件下之材料的種子,與播種在未暴露或使用前已先經蒸氣蒸餾和烘乾之材料上的種子相比,發芽需要更長的時間、生長的速度更慢。

雨的味道其實細菌也有出一份力

在 Petrichor 一詞還未出現時,當時人們把下雨的味道形容為「泥質的氣味」( argillaceous odour) ,以表達下雨時所散發出的味道是來自土壤。

泥土中除了植物分泌的油外,還有細菌,也為「雨味」做了貢獻。

在土壤中的放線菌(Actinomyces)和鏈黴菌(Streptomyces),他們的代謝副產物——二甲基-9-烷醇(Dimethyl-9-decalol),該化學物質存在於孢子表層,並帶有泥土氣味,稱為土霉味(geosmin)或土臭素。那麼我們又是怎麼聞到土霉味的呢?

放線菌在長時間的乾旱時,代謝活動的速度會較慢;而在乾燥的環境下,細菌則製造孢子以利生存。當下雨前空氣轉為潮濕,泥土也變得濕潤,這能讓放線菌的代謝活動加速,因此也產生更多土霉味;等到下雨的時候,孢子因雨滴彈到空氣中,潮濕的空氣攜帶孢子飄散,便使我們聞到了土霉味。

孢子落在潮濕的土中則會變成菌絲的形態,土壤乾燥後又形成孢子,下雨時又再一次發生上述的過程,如此循環。

2010 年,麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology , MIT)研究雨滴對土壤的影響時,也進一步分析出了 Petrichor 的產生機制 。實驗觀察後發現,當雨水落在土壤時會釋放被困在液體中的氣體——氣溶膠(aerosols)粒子,而這些粒子會與前面提及泥土中的放線菌等細菌、植物分泌的油相互作用,在雨滴衝擊下,進而迸發出我們所聞到的下雨的味道。

閃電分解氧氣形成臭氧也是其中一個味道來源

還有臭氧,也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。

閃電的高能量會將大氣中氧氣(O2)分解成獨立的氧原子(O),其中一些重組為一氧化氮,接著又與其他大氣中的化學物質發生反應,有時會產生由三個氧原子組成的分子——臭氧(O3)。因雷暴[1]的下沉氣流將臭氧從高處帶到接近地面的高度,使我們能聞到淡淡的、像是漂白水的臭氧氣味(也有人形容像青草味),預告著大雨來襲。

除此之外,弱酸性雨水和地面物質發生反應、雨後植物揮發的精油等,與雨滴、空氣相互作用後,都是產生氣味的來源。

閃電也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。圖/Pexels

雨的味道可能暗示著某些訊息嗎?

這些被天氣攪動所產生的氣味,都可能傳遞著某些訊息。

有微生物學家認為,土霉味可能可以幫助駱駝找到通往沙漠綠洲的路,而駱駝則作為放線菌孢子的載體,幫助其散播。

至於人類,昆士蘭大學的人類學家對澳洲西部沙漠中原住民的文化做了調查研究。在當地,夏季之前來的第一場雨相當重要,濕潤的空氣混合了潮濕的樹葉油脂、尤加利樹、動物糞便和灰塵的氣味,而雨水能為袋鼠、鴯鶓[2]等動物解渴,沙漠也增添了幾分綠意。對他們而言,雨的氣味與綠意、生機有關,被認為是保護和清潔,也將世人與祖先聯繫著;學者將此稱之為「文化聯覺」(cultural synesthesia)。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。心理學家觀察到,儘管人類似乎對這些氣味沒有天生的反應,但我們確實會將之與自身的經歷聯繫起來。大雨可能帶來了潮濕、發霉的回憶,便不太喜愛雨味;對另一部份的人而言是淨化和提神的,從炎熱的天氣中解脫,大地也因雨水洗滌而有了生機、煥然一新。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。圖/Pexels

下雨時的味道不單單只由一個事件構成,它很複雜、很多元,每個單獨氣味的背後都有著一套機制,說起來,不單單只有生物學,還搭配著物理學、化學、心理學等,在多方交織下而有了豐富的解釋和體驗。

待下次下雨時,你就可以和身旁的人問起:「你知道下雨的時候為什麼會有味道嗎?」

註解

註 1:雷暴指一種產生閃電及雷聲的天氣現象,通常伴隨著滂沱大雨。
註 2:鴯鶓(Dromaius novaehollandiae),別名為澳洲鴕鳥;是現存世上第二大的鳥類。僅分布於澳洲,為國徽上的動物之一。from wikipedia

參考資料

  1. 潮味、土味、青草味 有沒有聞到下雨的味道?——科學月刊
  2. Nature of Argillaceous Odour
  3. Petrichor and Plant Growth
  4. Aerosol generation by raindrop impact on soil
  5. Why you can smell rain
  6. Storm Scents: It’s True, You Can Smell Oncoming Summer Rain
  7. Why Does Rain Smell Good?
  8. 為什麼下過雨之後,地上會有個怪味?

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椀濘_96
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喜歡探索浪漫的事物; 比如宇宙、生命、文字, 還有你。(嘿嘿 _ 每天都過著甜甜的小日子♡(*’ー’*)