宇宙射線如何幫助監測洪水和乾旱
How cosmic radiation is helping to monitor floods and drought
By Chelsea Lee, CNN
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Updated 7:34 AM EST, Thu November 16, 2023
這個主題可能不是最引人注目的，但土壤水分對維持人類生命至關重要。它讓我們能夠種植作物，沒有它，我們就沒有養育牛羊的草原。
更好地了解土壤水分可以幫助我們減少灌溉用水，並確保土壤更具抵抗乾旱的能力——這兩點隨著氣候變化的影響在全球變得越來越重要。
這就是為什麼利用宇宙射線的技術可能是無價之寶。
雖然這是一種相對新的方法，但它正被世界各地的科學家探索。Cosmos-UK是一個位於英國的項目，於2013年成立，由英國生態與水文學中心運營，由自然環境研究委員會資助。
“我們利用自然產生的宇宙輻射，它可以來自遙遠的外太空，”Cosmos-UK的項目負責人喬納森·埃文斯博士解釋說。
他說，這種宇宙輻射與地球的大氣層相互作用，產生了稱為中子的粒子。“中子非常容易被土壤中的水分散射，所以我們可以計算中子的數量，從而推算出土壤中有多少水分。”
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土壤水分也可以用其他方式測量——例如使用地下的傳感器——但這些只能分析一小部分土壤，並且傳感器之間的讀數可能有很大的差異，埃文斯說。衛星覆蓋了更大的區域，但可能受到作物生長等因素的影響，而且可能每隔一周左右才能給出一次讀數，這取決於衛星經過某個區域的時間。
利用宇宙射線中子感測技術可以實時測量200米半徑的土壤水分，埃文斯說。
埃文斯說：“這些數據對於水資源管理者，如水務公司和環境署，非常重要，因為我們可以監測洪水和乾旱風險。”
“它還為農民提供了當前的種植條件，以及……農場活動的管理信息。”
2016年，Cosmos-UK擴展到了印度，那裡的農業極度依賴灌溉。埃文斯認為，改善土壤水分的數據可以幫助農民更好地管理灌溉，使他們的水資源更可持續。他補充說，與三所印度大學合作進行的研究，增加了對土壤水分水平如何影響降雨的理解。
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十年來，聯合國的聯合農業與原子能署核技術在食品和農業部門也一直在使用宇宙射線中子感測器，它將其描述為“氣候智慧農業的寶貴工具”。
該組織已經培訓了世界各地的數百名科學家使用這項技術，來自蘇丹和伊拉克等國家的研究人員表示，它幫助他們管理有限的水資源。
回到英國，埃文斯說，Cosmos-UK收集的數據顯示，自項目開始以來，乾旱頻率略有增加，這與降雨模式的變化有關。
“雖然我們有一個非常好的十年數據集，但它實際上還是有點太短，不足以進行統計氣候分析，”他說。“但我們可以在我們的氣候模型和土地表面模型中使用這些數據，來預測未來氣候下的土壤水分[這]使我們能夠預測氣候變化的影響。”
這篇故事已經更新，以更正自然環境研究委員會的名稱。