温室气体和微粒污染排放的增加导致全球区域干

- 编辑:大众自然网 -

温室气体和微粒污染排放的增加导致全球区域干

尽管干旱对人类和自然系统造成了毁灭性的影响,但人们对长期区域干燥的原因仍然知之甚少。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家们领导了一项研究,他们发现了两种特征或“指纹”,可以解释为什么干旱状况在全球蔓延,以及为什么美国西部自上世纪80年代以来就倾向于干旱,而非洲萨赫勒地区却从长期干旱中恢复过来。这项研究发表在7月6日版的《自然气候变化》上。

这个由美国和加拿大科学家组成的团队发现,自1950年以来,人类产生的温室气体和大气微粒污染以两种不同的方式影响着全球温度、降水和干燥度的变化,每一种都产生了不同的指纹图谱。

指纹技术的基本目标是区分自然和人类对全球气候的影响。虽然它有助于在温度、水汽、降雨和积雪的观测记录中确定可识别的人类影响,但这种基于指纹的方法在干旱研究中并不常用。

通过对气候模型模拟和观测中温度、降雨和干旱的联合波动进行新的指纹分析,该团队确定了两个驱动全球干旱变化的大尺度机制。

“我们正在经历的气候受到许多因素的影响,”LLNL的气候科学家塞琳·邦菲尔斯(Celine Bonfils)说,她是该论文的第一作者。“在大自然中,氛围非常嘈杂,但它也会对以不同节奏和地点作用的外部因素作出反应,有点像不同的乐器演奏一首歌曲,每一种乐器都有自己的音调特征、节奏和在歌曲中的位置。”

这些外部因素包括众所周知的太阳能量的11年波动;火山爆发的断断续续的鼓声使地球在一到三年的时间里不受太阳的照射;伴随而来的来自欧洲、北美、中国和印度的悬浮微粒的合唱,遮蔽了地球并改变了它的云属性;以及温室气体逐渐累积的响亮的渐强声。因为每一个外部因素都有一个独特的音色,就像每一种乐器的音色一样,这个科学家团队已经能够在气候观测中探测到它们各自不同的共振。

在这项研究中,研究小组发现了由随机的内部气候过程产生的“背景噪音”导致的气候系统的两种主要的被迫变化。“这有点像在嘈杂的背景中同时播放两首不同的歌曲,”Bonfils说。

有一首歌更响亮、更清晰:主要的特征是全球变暖,降水的干湿模式加剧,以及大规模的大陆干旱——所有这一切都是由温室气体排放缓慢增加所驱动的。

第二个也是更微妙的指纹捕捉到了南北半球的温度对比,直到20世纪80年代,这种对比是由欧洲和北美排放的颗粒物污染的降温影响所控制的。这种温度反差使热带雨带远离较冷的北半球,向南移动,导致美国西部的降雨量增加,而萨赫勒和印度的降雨量减少。在《清洁空气法》实施污染法规后,热带雨带又向北移动,给美国西部带来更少的降雨,而给萨赫勒带来更多降雨。

Bonfils说:“温室气体的稳定增加、颗粒污染的时间演变和火山爆发的偶发事件是这种相互交织的混合体的主要促成因素,它们都以不同的方式造成了这种混合体。”

加拿大气候建模和分析中心的合著者John Fyfe说:“了解温室气体引起的广泛干旱是如何被未来的硫酸盐气溶胶排放在区域上调制的,这是对21世纪水文气候变化进行可靠预测的必要条件。”“这些预测将有助于为有关水、食品和能源安全的关键决策提供信息——不仅对美国和加拿大,而且对世界其他地区也是如此。”