氣象學家在研究一個地區氣候變遷的時候，遇到一個大難題 ；他們無法確切知道該地區古代 的降水量，因為古代可沒有專職的 氣象部門，負責觀察天氣、測量降 水，並做記錄。
沒料到他們後來發現，古人 的這一疏忽竟被大自然巧妙地彌補 了。造化之神功早已為後人準備 了一支天然的「雨量計」，有了它， 我們可以測出歷史上幾百，甚至上 千年前的降水量。
這支「雨量計」就是海藻。
「性格」相似又有別的氫同位素
海藻是生活在海洋或者淡水 湖泊中、門類廣泛的水草的總稱， 包括我們熟悉的海帶、紫菜和水綿。 這些藻類可以通過光合作用合成脂 類物質，其脂質中的氫元素則來自 它們生活其中的海水或湖水。
氫元素在自然界有三種穩定 同位素，分別叫氕、氘、氚。氕其 實就是普通的氫，原子核裡只有 1 個質子，由它和氧元素組成的水就 是普通水，也叫輕水 ；氘原子核裡 含有 1 個質子、1 個中子，幾乎是 氕原子核的 2 倍重，由它和氧元素 組成的水叫重水 ；氚原子核更重， 含有 1 個質子和 2 個中子，由它和 氧元素組成的水叫超重水。重水和 超重水是核聚變的主要原料。
在自然界，超過 99.98% 的氫 元素都是氕 ；氘只佔 0.015% ；氚 更少，在下面的討論中我們可以忽 略。在常溫下，輕水容易蒸發，蒸 發之後形成降雨、降雪又返回地面， 而重水卻不容易蒸發。因此在降雨 和降雪中，基本上不含重水。
雖然氕和氘的物理性質不同， 但因為它們是同位素，化學性質卻 是完全相同的，所以在一個水域，水裡的氕 / 氘原子數比例和有機物 中的比例應該一致。這是因為，這 些氫元素最終都可以追溯到水中的 氕和氘，它們經過一系列生物化學 反應，被合成到有機物中去了，而 化學反應對同一種元素的所有同位 素是一視同仁的。
正是「降水裡不含氘」和「有 機物上所含氕 / 氘比例應與它生活 的水域氕 / 氘比例一致」這兩點， 為用海藻測量古代的年降水量提供 了科學依據。
古代降水量的信息哪裡藏
海藻的生長範圍廣，幾乎有 水的地方就有海藻。當它們死後， 就沉入水底 ；除了脂類物質，其身 上的其他有機成分都被微生物降解 了 ；而脂類物質降解緩慢，一般需 要上千年，於是混入淤泥，成為水 底沉積物的一種組分。
假如我們在所研究地區找到 一個封閉的，既沒有進口也沒有出 口的湖泊，那裡的重水既不會蒸發， 也不會流入和流出，所以湖泊裡氘 原子的總量應該在任何年代都大致 保持不變。這樣一來可以推算，該 水域中氕 / 氘比例跟當地的降水量 呈線性關係（見超級連結）。有了 這個關係，如果再知道了古代湖水 中的氕 / 氘比例，就可以反推出當 時的降水量了。
那麼如何知道古代湖水中的 氕 / 氘比例呢？對了，這個信息就 藏在湖底淤泥裡由古代海藻死後留 下的脂質中。我們只要從湖底鑽取 沉積物，取出其中一很薄的切片 （保證這些沉積物是同一時代形成 的），分析其脂質中的氕 / 氘比例， 我們就可以獲知當時湖水中的氕 / 氘比例 ；把這個數據代入降水量與 氕 / 氘比例的線性關係，就可以得 到古代的降水量。
但還有一個問題，我們怎麼 知道這塊切片形成的年代呢？這需 要利用另一項同位素技術，即碳 -14 測年法來完成。這是一項考古 學上很常用的技術，這裡就不介紹 了。
這兩項技術一結合，氣候學 家就可以重建該地區歷史上各個時 期的降水量了。 利用海藻這支天然的「雨量 計」，氣候學家近年來重建了赤道 地區近 1200 年來降水量的變化歷 史。他們吃驚地發現，在過去 400 年間，由於全球氣候變暖，熱帶 地區的降雨帶在緯度上向北移動 了 5 度，大約 550 千米。這說明溫 室效應的小幅度增加，就能夠從根 本上改變熱帶地區的降雨。隨著大 氣溫度的持續變暖，他們預測，到 2100 年降雨帶還將繼續向北移動 5 度。那時候，現在雨量充沛的某些 熱帶地區將面臨乾旱的威脅 ；某些 熱帶的作物和水果，如咖啡和香蕉 等，將嚴重減產。
他們的工作再一次為氣候變 暖拉響了警報。別忘了，這裡有一 份海藻的貢獻。
降水量和氕/氘比例的線性關係
如果 y 和 x 滿足 y=ax+b， 其中 a、b 為常數，我們就稱 y 和 x 具有線性關係。
現在假設這個封閉湖泊 在沒有降水也沒有蒸發的情況 下，水體中輕水的總量為 Q， 重水的總量為 D ；再假設年降 水量為 y，年蒸發量為 Z（注意， 蒸發和降水都只與氕有關，跟 氘無關），氕 / 氘比例為 x。
那麼，我們就可以得到如 下一個關係 ：
整理之後可得 ：
一般除非氣候劇烈變化， 否則年蒸發量 Z 也可以看成 是一個常數。在式子中，D 和 （Z-Q）都是常數，所以年降 水量 y 與氕 / 氘比例 x 成線性 關係。比例係數可以根據該地 近年來的降水量和該水域中的 氕 / 氘比例定出。