氣候變暖，美國西南地區(qū)面臨干旱

幾百年前，北美西南部發(fā)生了嚴(yán)重的干旱，由于氣候變化，美國可能會重回干旱時(shí)代。幾百年前，在美國西南部的干旱氣候中，查科文化蓬勃發(fā)展。今天，查科人是西南美洲原住民部落祖先的后代，他們建造了令人印象深刻的多層石頭建筑，其中有一個(gè)影響廣泛的貿(mào)易系統(tǒng)，主要出售綠松石和彩色的金剛鸚鵡。但是，令人絕望的缺水， 一場曠日持久而影響范圍極廣的大旱，導(dǎo)致了查科文明在一代人中似乎消失了。

最近，發(fā)表在美國《科學(xué)進(jìn)步》雜志上的一項(xiàng)全新研究中，科學(xué)家們了解了中世紀(jì)時(shí)期普遍存在的巨型干旱的原因。隨著氣候變化，他們預(yù)測未來會有更多的大型干旱?！斑@研究有什么新東西？他們并不只是把以前那些零星的研究放在一起，這項(xiàng)新研究是以前沒有做過的。”亞利桑那大學(xué)氣候科學(xué)家康妮·伍德豪斯說，他沒有參與這項(xiàng)研究。

科學(xué)家所說的中世紀(jì)時(shí)期，是指8世紀(jì)至16世紀(jì)，其中，美國西南部發(fā)生了數(shù)起長達(dá)十年之久，或者更長的干旱。研究人員將以前存在的關(guān)于巨型干旱的理論聯(lián)系在一起，以發(fā)現(xiàn)三個(gè)主要驅(qū)動因素。主要作者，哥倫比亞大學(xué)氣候科學(xué)家南森·斯泰格表示，這項(xiàng)研究“在科學(xué)上是令人興奮的，但關(guān)于未來變暖的結(jié)果并不好”。

海洋與干旱的關(guān)系

研究小組編制了一個(gè)數(shù)據(jù)集，將氣候模型與觀測數(shù)據(jù)相結(jié)合，例如冰核、湖泊沉積物和樹木年輪記錄等。檢查每個(gè)樹木年輪到中心的寬度，可以得出關(guān)于何時(shí)發(fā)生了干旱，以及干旱持續(xù)多長時(shí)間的線索。

他們的分析指出了導(dǎo)致美國西南部地區(qū)大旱的三個(gè)主要因素：太平洋的冷卻水水溫的降低、大西洋的水溫變暖以及“輻射強(qiáng)迫”。研究人員所稱的“輻射強(qiáng)迫”，被定義為日照的差異，即太陽光照射到地球上的能量減去輻射回太空的能量。斯泰格說，這項(xiàng)研究的一個(gè)最新穎的部分是“表明輻射強(qiáng)迫對于大旱起到很重要的作用”。

就像測量地球系統(tǒng)中太陽能總量一樣，輻射強(qiáng)迫可以是正的，也可以是負(fù)的。當(dāng)大氣捕獲更多能量時(shí)，會發(fā)生正輻射強(qiáng)迫。斯泰格說，為了增加能量，可以提高太陽的能量輸出。或者可以讓像二氧化碳這樣的分子有效地捕獲更多的太陽能，這正是當(dāng)前的氣候變化所正在發(fā)生的情景。冷卻地球會產(chǎn)生負(fù)輻射強(qiáng)迫，當(dāng)火山將氣體和細(xì)顆粒噴射到大氣中時(shí)，能夠阻擋太陽光并降低地球的整體溫度，從而產(chǎn)生負(fù)輻射強(qiáng)迫。

康奈爾大學(xué)氣候科學(xué)家托比·奧爾特沒有參與這項(xiàng)新研究，他強(qiáng)調(diào)輻射強(qiáng)迫不僅與熱量和溫度升高有關(guān)，還與其他因素有關(guān)。例如，隨著大氣中太陽能的增加，水的蒸發(fā)速率會增大，大氣從土壤中吸出的水分增多，氣候會變得更加干旱。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在美國西南部地區(qū)，輻射強(qiáng)迫升溫的時(shí)期導(dǎo)致了中世紀(jì)時(shí)期的一系列的大旱。大西洋北部的變暖也是一個(gè)主要因素。

但斯泰格稱，所研究的那場長達(dá)十年的干旱，最大驅(qū)動因素是拉尼娜現(xiàn)象，這是一種包括太平洋水溫降低在內(nèi)的環(huán)境現(xiàn)象。拉尼娜事件發(fā)生在多年的周期中，與人們更為熟悉的厄爾尼諾事件交替發(fā)生，厄爾尼諾事件使海水變暖，并可能在對熱帶地區(qū)的珊瑚礁系統(tǒng)造成破壞。斯泰格說，“拉尼娜現(xiàn)象的重要性”是大西洋變暖和輻射強(qiáng)迫因素的兩倍。

異常寒冷和頻繁的拉尼娜現(xiàn)象在風(fēng)暴系統(tǒng)移動的地方相互轉(zhuǎn)換，在局部地區(qū)引發(fā)干旱或非常潮濕的環(huán)境。斯泰格解釋了北美的拉尼娜現(xiàn)象一般將風(fēng)暴推向北方，這意味著西南地區(qū)降雨量減少。

到目前為止，還沒有全面的理論能夠說明為什么在16世紀(jì)之前發(fā)生大量的巨型干旱。16世紀(jì)以后的時(shí)期，地球發(fā)生一系列強(qiáng)烈的火山噴發(fā)，將熔巖、氣體和小顆粒噴射到大氣中。所有這些都會使氣候變冷，最大限度地降低了巨型干旱發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，直到地球經(jīng)歷了快速變暖的人類工業(yè)時(shí)代。

更溫暖、更干燥的未來

燃燒化石燃料會產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體，溫室氣體排放量的增加，會使大氣從太陽光中捕獲更多的能量，從而增加輻射強(qiáng)迫。邁阿密大學(xué)的古氣候?qū)W家麗斯·馬非·高斯說：“輻射強(qiáng)迫往往會增加干旱持續(xù)的時(shí)間，或者增加這些巨型干旱發(fā)生的概率?！惫艢夂?qū)W家預(yù)測，人類將在氣候變化方面經(jīng)歷更多的大規(guī)模的干旱，這項(xiàng)新研究提供了支持這一觀點(diǎn)的第一個(gè)證據(jù)。

大西洋中的一些變暖的水域與增加的輻射強(qiáng)迫相混合，使環(huán)境更加干燥。高斯說，增多的拉尼娜現(xiàn)象，創(chuàng)造了一個(gè)“完美的因素，使其變得更加干燥，更有可能發(fā)生大規(guī)模的巨型干旱”。不幸的是，提前預(yù)測拉尼娜和巨型干旱幾乎是不可能的。

斯泰格說，在過去的幾十年里，拉尼娜事件的數(shù)量有所增加，這是推動美國加利福尼亞地區(qū)持續(xù)干旱的關(guān)鍵因素之一。

“什么時(shí)候會出現(xiàn)大規(guī)模干旱？我認(rèn)為沒有人能說清楚?！彼固└裾f。

“在溫度較高的情況下，我們肯定會看到更多的大旱。但我們無法確切地預(yù)測它們將會有多少或多大?！毙履鞲绱髮W(xué)的古氣候?qū)W家彼得·福塞特說，他沒有參與這項(xiàng)研究。

我們所知道的是氣候變暖使美國西南地區(qū)未來面臨嚴(yán)重的干旱，就像很久以前，強(qiáng)迫美洲原住民放棄家園一樣的強(qiáng)大干旱正在發(fā)生。