气候变暖，美国西南地区面临干旱

岩雪松

几百年前，北美西南部发生了严重的干旱，由于气候变化，美国可能会重回干旱时代。几百年前，在美国西南部的干旱气候中，查科文化蓬勃发展。今天，查科人是西南美洲原住民部落祖先的后代，他们建造了令人印象深刻的多层石头建筑，其中有一个影响广泛的贸易系统，主要出售绿松石和彩色的金刚鹦鹉。但是，令人绝望的缺水， 一场旷日持久而影响范围极广的大旱，导致了查科文明在一代人中似乎消失了。

最近，发表在美国《科学进步》杂志上的一项全新研究中，科学家们了解了中世纪时期普遍存在的巨型干旱的原因。随着气候变化，他们预测未来会有更多的大型干旱。“这研究有什么新东西？他们并不只是把以前那些零星的研究放在一起，这项新研究是以前没有做过的。”亚利桑那大学气候科学家康妮·伍德豪斯说，他没有参与这项研究。

科学家所说的中世纪时期，是指8世纪至16世纪，其中，美国西南部发生了数起长达十年之久，或者更长的干旱。研究人员将以前存在的关于巨型干旱的理论联系在一起，以发现三个主要驱动因素。主要作者，哥伦比亚大学气候科学家南森·斯泰格表示，这项研究“在科学上是令人兴奋的，但关于未来变暖的结果并不好”。

海洋与干旱的关系

研究小组编制了一个数据集，将气候模型与观测数据相结合，例如冰核、湖泊沉积物和树木年轮记录等。检查每个树木年轮到中心的宽度，可以得出关于何时发生了干旱，以及干旱持续多长时间的线索。

他们的分析指出了导致美国西南部地区大旱的三个主要因素：太平洋的冷却水水温的降低、大西洋的水温变暖以及“辐射强迫”。研究人员所称的“辐射强迫”，被定义为日照的差异，即太阳光照射到地球上的能量减去辐射回太空的能量。斯泰格说，这项研究的一个最新颖的部分是“表明辐射强迫对于大旱起到很重要的作用”。

就像测量地球系统中太阳能总量一样，辐射强迫可以是正的，也可以是负的。当大气捕获更多能量时，会发生正辐射强迫。斯泰格说，为了增加能量，可以提高太阳的能量输出。或者可以让像二氧化碳这样的分子有效地捕获更多的太阳能，这正是当前的气候变化所正在发生的情景。冷却地球会产生负辐射强迫，当火山将气体和细颗粒喷射到大气中时，能够阻挡太阳光并降低地球的整体温度，从而产生负辐射强迫。

康奈尔大学气候科学家托比·奥尔特没有参与这项新研究，他强调辐射强迫不仅与热量和温度升高有关，还与其他因素有关。例如，随着大气中太阳能的增加，水的蒸发速率会增大，大气从土壤中吸出的水分增多，气候会变得更加干旱。

研究人员发现，在美国西南部地区，辐射强迫升温的时期导致了中世纪时期的一系列的大旱。大西洋北部的变暖也是一个主要因素。

但斯泰格称，所研究的那场长达十年的干旱，最大驱动因素是拉尼娜现象，这是一种包括太平洋水温降低在内的环境现象。拉尼娜事件发生在多年的周期中，与人们更为熟悉的厄尔尼诺事件交替发生，厄尔尼诺事件使海水变暖，并可能在对热带地区的珊瑚礁系统造成破坏。斯泰格说，“拉尼娜现象的重要性”是大西洋变暖和辐射强迫因素的两倍。

异常寒冷和频繁的拉尼娜现象在风暴系统移动的地方相互转换，在局部地区引发干旱或非常潮湿的环境。斯泰格解释了北美的拉尼娜现象一般将风暴推向北方，这意味着西南地区降雨量减少。

到目前为止，还没有全面的理论能够说明为什么在16世纪之前发生大量的巨型干旱。16世纪以后的时期，地球发生一系列强烈的火山喷发，将熔岩、气体和小颗粒喷射到大气中。所有这些都会使气候变冷，最大限度地降低了巨型干旱发生的风险，直到地球经历了快速变暖的人类工业时代。

更温暖、更干燥的未来

燃烧化石燃料会产生二氧化碳等温室气体，温室气体排放量的增加，会使大气从太阳光中捕获更多的能量，从而增加辐射强迫。迈阿密大学的古气候学家丽斯·马非·高斯说：“辐射强迫往往会增加干旱持续的时间，或者增加这些巨型干旱发生的概率。”古气候学家预测，人类将在气候变化方面经历更多的大规模的干旱，这项新研究提供了支持这一观点的第一个证据。

大西洋中的一些变暖的水域与增加的辐射强迫相混合，使环境更加干燥。高斯说，增多的拉尼娜现象，创造了一个“完美的因素，使其变得更加干燥，更有可能发生大規模的巨型干旱”。不幸的是，提前预测拉尼娜和巨型干旱几乎是不可能的。

斯泰格说，在过去的几十年里，拉尼娜事件的数量有所增加，这是推动美国加利福尼亚地区持续干旱的关键因素之一。

“什么时候会出现大规模干旱？我认为没有人能说清楚。”斯泰格说。

“在温度较高的情况下，我们肯定会看到更多的大旱。但我们无法确切地预测它们将会有多少或多大。”新墨西哥大学的古气候学家彼得·福塞特说，他没有参与这项研究。

我们所知道的是气候变暖使美国西南地区未来面临严重的干旱，就像很久以前，强迫美洲原住民放弃家园一样的强大干旱正在发生。