20多年来肆虐美国西部的极端干旱现在被列为至少1200年来最干旱的22年时期,科学家发现,人类对地球的加热正在加剧这场特大干旱。
在他们的研究中,科学家们考察了北美洲西南部800年前的主要干旱,并确定本世纪迄今为止该地区的干旱程度已经超过了16世纪末的特大干旱,这是有记录以来最干旱的22年。该研究的作者还得出结论,干旱状况可能会持续到今年,从过去来看,可能会持续数年。
研究人员发现,如果没有全球变暖,目前的干旱不会如此严重。他们估计,干旱的严重程度中有42%是由于温室气体在大气中积累造成的温度升高。
加州大学洛杉矶分校(UCLA)气候科学家、该研究的主要作者帕克·威廉姆斯(Park Williams)说:“研究结果确实令人担忧,因为它表明,由于气候变化,我们现在面临的干旱状况要严重得多。”。“但这也有相当大的空间让旱情恶化。”
威廉姆斯和他的同事将目前的干旱与800年代到1500年代之间持续23年到30年的其他七次特大干旱进行了比较。
从数千棵树上提取的木芯使科学家得以重建几个世纪前的土壤湿度。他们使用了从蒙大拿州到加利福尼亚州再到墨西哥北部约1600个地点的树木数据。
周一发表在《自然气候变化》杂志上的这项研究补充了越来越多的研究,表明随着化石燃料的燃烧继续推高温度,加剧干燥趋势,美国西部面临重大挑战。
威廉姆斯是一个团队的成员,该团队在2020年发表了一项类似的研究。当时,他们发现自2000年以来的干旱是继16世纪末的特大干旱之后第二严重的。在过去两年里,由于普遍存在高温和干旱,目前的干旱已经超过了这一极限。
一些科学家将西部地区的这种趋势描述为“干旱化”,并表示该地区必须做好准备,随着气温继续攀升,干燥才能继续。
威廉姆斯说,从干旱期到湿润期,西部地区容易出现极端的变化,比如溜溜球上下波动,但随着气候变化,这些变化现在“叠加在严重的干旱趋势上”。
研究人员说,自2000年以来,北美西南部的平均温度比过去50年的平均温度高1.6华氏度。气温升高加剧了干旱,蒸发增加,土壤干燥,溪流和河流中的水流减少。
威廉姆斯说,较高的温度会使大气更加干渴,土壤和植被会变得干燥,就像“我们打开加热器时,室内植物会干涸一样。”。
科学家指出,科罗拉多河在2020和2021年的水流量在一个多世纪的记录中减少到了两年平均最低水平。
这条河向七个州供水,从怀俄明州到加利福尼亚州,再到墨西哥北部。但它长期被过度使用,干旱加剧了问题。在过去的一年里,该国最大的两座水库米德湖和鲍威尔湖的水位降至有记录以来的最低水平。
威廉姆斯说:“我们需要了解,西部的水资源预算正在我们脚下迅速变化。”。“我们需要为一个更加干燥的未来做好准备,不要过于依赖希望,当天气再次变湿时,我们可以恢复正常的水资源管理。”
炎热干燥的年份对整个加利福尼亚州和西部的供水和景观造成了重大损失。加利福尼亚州的水库在过去两年中有所减少。在犹他州,大盐湖已经下降到创纪录的低水平。极端高温导致了野火爆炸。在莫哈韦沙漠,科学家将鸟类数量的大幅下降归因于气候变化带来的更热、更干燥的条件。
威廉姆斯说,即使没有气候变化,过去20年对该地区来说自然也是“厄运期”。但他说,如果没有气候变化的影响,“这场干旱甚至不会接近最严重的特大干旱。”
一些长期干旱包括1213年至1237年和1271年至1300年的干旱。在那个世纪里,人们认为在四角地区的村庄里生活和耕作的土著人因干旱而离开了悬崖边的家园。
科学家们研究了数百名其他研究人员数十年来收集的数据,这些研究人员通过钻取长寿树的木芯,如道格拉斯冷杉、皮尼翁松、黄松和蓝橡树。
他们发现目前的旱灾包括两年- 2002年和2021年,这是过去1200年中最干旱的一年。威廉姆斯说,随着过去一年干旱的激增,这22年的平均干旱程度已经超过了大多数较长的特大干旱。
16世纪末的干旱在23年后突然结束,当时潮湿的条件席卷了整个地区。但目前的旱情没有减弱的迹象。
根据美国干旱监测网站,美国西部96%的地区现在异常干旱或更严重,88%的地区处于干旱状态。
科学家预测,旱灾很可能至少会持续到今年。他们考虑了一个假设的未来情景,基于过去1200年所有40年期间的土壤湿度,然后叠加了近年来发生的相同数量的气候变化导致的干燥。他们发现,在94%的模拟中,干旱至少持续了23年。在75%的模拟中,干旱持续了30年。
威廉姆斯说:“当它处于非常耗尽的状态时,需要很长时间才能把桶装满。”。“要在未来几年内结束这场旱灾,需要非常幸运。在过去1200年的数据中,这种幸运的例子只有几个。”
威廉姆斯与哥伦比亚大学拉蒙特·多尔蒂地球观测站的研究人员本杰明·库克和杰森·斯默登合著了这项研究。他们使用29个气候模型来估计气候变化带来的更高温度的影响。
威廉姆斯说,当他们分析干旱在没有气候变化的情况下是如何演变的时,他们发现该地区将在2005年和2006年的雨季摆脱干旱,然后在2007年再次出现干旱。
科学家们用10年的运行平均值来评估长期趋势,因此一个潮湿的年份,比如2019年,不足以结束大部分干旱年份的运行。
这项研究集中在整个地区,但因地区而异。虽然从亚利桑那州到落基山脉的干旱最为严重,但研究表明,加州大部分地区经历了22年来最干旱的时期之一,尽管不是绝对最干旱的时期。
威廉姆斯说,这项研究应该作为一个警告,在未来的几年和几十年里,干燥可能会变得更糟。
威廉姆斯说:“上千年发生的特大干旱是在没有气候变化的情况下发生的。”。当这种特大干旱再次发生时,它们将“发生在一个由于人为气候变化而导致大气人为变暖的世界,这将是绝对灾难性的。”
国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research)的气候科学家艾拉·辛普森(Isla Simpson)没有参与这项研究。她说,她认为这些方法是可靠的,这些发现对以前的科学做出了重要贡献。
辛普森说:“鉴于过去两年的情况有多严重,这次更新真的很有用。”。
她说,目前的干旱部分是由于降水量少,但实际上是气温升高的影响加剧了干旱,这是“非常明显的气候变化信号”
辛普森说:“就温度而言,我们已经摆脱了20世纪的气候,这将对蒸发和土壤湿度产生影响。”。她补充说,从干旱到湿润仍然会有自然的波动,“但由于人为气候变化,在长期干旱化过程中,我们正在经历这种变化,这将使事件变得更加严重。”
威廉姆斯说,这项研究指出了科罗拉多河等水源长期过度使用的实际问题,在过去一个世纪里,科罗拉多河推动了从洛杉矶到凤凰城等城市的发展。他说,地下水的普遍枯竭是该地区关键水储备过度消耗的另一个症状。
他说,西方的许多人可能感觉不到他们正在经历一场特大干旱,因为“我们的系统中现在有所有这些缓冲区,比如地下水和大型水库。”
“但我们现在正在迅速利用这些后盾,以至于我们面临着在10年或20年内无法获得这些后盾的真正风险,”他说,“无论是这一事件尚未结束,还是下一次大旱灾已经开始。”