一项研究显示,美国西部的一大片地区,从加利福尼亚州、亚利桑那州和新墨西哥州向北延伸到俄勒冈州和爱达荷州,正在经历过去1200年来观察到的第一次由气候变化引发的巨灾。这一发现意味着,这种现象不再是数百万人未来要担心的威胁,而是已经存在了。
在口渴的、不断扩张的城市与农民的用水需求和环境利益发生冲突的同时,出现了巨型城市,这给快速增长的州的水资源管理者带来了噩梦般的场景。
特大旱灾的广义定义是指在大范围内发生的严重干旱,持续时间很长,通常是几十年。
研究发现,与历史上由自然气候周期引发的特大旱灾不同,人类活动排放的吸热气体是造成目前这场旱灾的原因之一。变暖的气温和不断增加的蒸发量,加上更早的春季积雪融化,已经将西南部推入了一千多年来第二严重的干旱。
周四发表在“科学”(Science)杂志上的这项研究,将现代土壤水分数据与从树木年轮收集的历史记录进行了比较,发现与北美西部自公元800年以来出现的所有干旱相比,从2000年开始并持续到2018年的19年干旱(这场干旱仍在持续,尽管研究的数据分析到2018年)比该地区几乎所有其他特大干旱都要严重。
研究人员煞费苦心地重建了1586个年轮年表的土壤水分记录,以确定干旱的严重程度,发现只有一次发生在16世纪末的巨灾比这更强烈。
历史上横跨广大地区和数十年的特大干旱是由热带海洋条件的自然波动引发的,例如拉尼娜现象,即热带太平洋水域的循环冷却。
这项研究的主要作者、哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球天文台(Lamont-Doherty Earth Observatory)的研究员帕克·威廉姆斯(Park Williams)说:“大旱灾时代似乎正在重现,但原因与过去的大旱灾不同。”
威廉姆斯说,尽管西部的许多地区在2019年经历了一个多产的雨季,今年也有一些地区出现了雨季,但“你去西部的任何地方都会遭遇千禧年规模的干旱”。他指出,特大干旱包含相对潮湿的时段,这些时段穿插在炎热的年份之间。
这项研究的合著者、NASA气候科学家本杰明·I·库克(Benjamin I.Cook)说,“我认为从这件事中得出的重要教训是,气候变化不是未来的问题。”“气候变化是今天的一个问题。我们看得越多,就越发现这一事件因为气候变化而变得更糟。“。
这项研究部分是科学上的繁琐工作,包括筛选干旱记录以找到过去可比条件的例子,部分是复杂的侦察,利用计算机模型来确定气候变化如何改变像这样的事件发生的可能性。
库克说,研究人员分析了该地区的气候模型,这些模型显示了变暖的趋势和降水的变化。他们比较了有没有全球变暖导致的趋势的土壤湿度,“我们能够确定当前干旱的30%到50%是由气候变化引起的。”
密歇根大学(University Of Michigan)的气候研究员乔纳森·奥弗佩克(Jonathan Overpek)没有参与这项新研究,他说,这是第一次得出这样的结论。
他通过电子邮件说:“他们最先确凿地表明,我们国家正在经历器乐时代的第一次巨变。”
奥弗派克说:“真正能带回家的是,西南部正在被化石燃料的燃烧和其他人类活动烘烤,如果我们不阻止气候变化,未来的影响将是可怕的。”
2015年,库克参与了一项研究,该研究预测,从2050年左右开始,美国西南部将出现特大暴雨,并持续35年,用几个潮湿的年份来打破长期干旱。
当时,加州正在经历一场长达四年的严重干旱。当它拖过第五个年头时,库克和其他人问了一个问题:“我们预期的未来干旱模式的这些变化已经开始发生了吗?”
在这项研究中,作者从头开始,分析树木年轮数据,而不是仅仅依靠存档的信息。他们拆解了记录中已经存在的计算,并在需要的地方对其进行了修改。他们的结论是,不仅发生了一场巨型事件,而且自世纪之交以来一直在进行。
就在库克和其他研究人员发表他们第一项研究的同一年,斯坦福大学(Stanford University)科学家诺亚·迪芬堡(Noah Diffenbaugh)领导了另一项研究,该研究称,气温上升以及降雪和降雨量的大幅下降将使加州在未来几年变得炎热。
Diffenbaugh是一位研究西南地区的教授和高级研究员,他也分析了显示该地区正在变得越来越热和越来越干燥的数据。他说,周四的研究(他没有参与)是一项突破,因为它将过去20年的干旱与之前1000年的干旱进行了比较。
Diffenbaugh说:“把整个地区的20年时间放在上一个千年的背景下,是非常引人注目、非常有影响力的。”“我们可以得出结论,如果没有全球变暖,这个时期就不会产生如此严重的区域性干旱。”
亚利桑那大学年轮研究实验室的研究员Valerie Trouet说,过去的特大干旱带来了重大的社会影响,特别是那些持续了几十年的影响。
例如,人们认为公元18世纪末出现的大洪水是导致玛雅文明灭亡的罪魁祸首。16世纪的严重干旱可能是墨西哥希希米卡战争的原因之一,在这场战争中,美洲原住民和欧洲定居者进行了长达数十年的战斗。
Trouet在一次采访中说:“所有这些过去的特大旱灾都产生了严重的影响。”“我们可以预期现在也会有社会影响。”
然而,这些影响在未来可能不会那么具有破坏性。库克说,现代人有更多的适应方式。
“对此我们可以做的事情有很多。西方国家的人们正以多种方式应对这场旱灾,“库克说。
加州已经为生活在更温暖、更干燥的地区提供了一个模式,尽管有时也会涉及牺牲。在2015年的干旱中,该州采取了积极的措施来保护水资源,并在干渴的土地上限制野火,取得了不同的成功。前州长杰里·布朗(民主党)实施了该州历史上第一次用水限制,并宣布给草坪浇水将成为加州的“过去式”。
自来水公司基本上实行配给供应,告诉居民将淋浴分钟大幅缩短至不超过12分钟,并几乎强制要求更高效的洗衣机和洗碗机。公用事业公司鼓励房主用国家补贴的回扣购买新的电器,水费飙升,任何超过限制的家庭都会受到处罚。邻居们监视洗车、浇水和喷洒车道的邻居,这些都是非法的。
位于中央山谷的加利福尼亚州东波特维尔变成了一个没有水的小镇。一座教堂设置了淋浴拖车,这样水井干涸的居民就可以洗澡了。该州将水箱放在家门外,这样他们的厕所就可以冲水了。洗衣服、洗手、刷牙成了奢侈品。
干旱和节约用水的努力也对环境造成了影响。它导致树木死亡,这些树木改善了空气质量,提供了动物栖息地,并美化了整个加州的城市地区。根据美国林业局的数据,在2015年的干旱期间,城市树木加入了大约1250万棵死于加州干燥森林的野生树木的行列。
Diffenbaugh说,自工业革命以来,如此严重的干旱影响只发生了大约1摄氏度的变暖。他说:“我们已经看到的来自一度变暖的影响确实突显了即将发生的事情的加剧。”