当丹尼尔·格里芬在秋季早些时候第一次听到媒体报道称加州的干旱是过去几个世纪以来最严重的时,他并不完全相信。
格里芬是明尼苏达大学地理、环境与社会系的助理教授,他有十年利用树木年轮数据研究古气候和环境科学的经验。根据他对蓝橡树的研究,他知道该州历史上没有大量降水的时期并不少见。
他说:“我有点怀疑今年会有什么不同。”
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尽管如此,格里芬还是很好奇他正在研究的蓝橡树是否可以提供关于该州三年干旱的线索。这些树木对水分供应的变化特别敏感,它们的年轮清楚地显示了树木生命周期中水分水平的变化。
他说:“当非常干燥时,它们生长非常缓慢;当是多雨的年份时,它们生长得非常快。”
这些树木寿命很长。它们可以长到500岁,而像树桩这样的枯木可以在地下停留约700年,从而提供了几个世纪以来水分供应的延伸记录。它们也是加州南部和中部地区的本土树种,那里是干旱最严重的地区。
格里芬与伍兹霍尔海洋研究所的助理科学家凯文·安丘凯蒂斯一起,开始从树木上采集铅笔粗细的树木年轮样本,以了解它们与往年相比对干旱的反应。
研究人员将他们的树木年轮数据与美国国家海洋和大气管理局(NOAA)1920年至2014年之间的降水测量数据进行了比较,并利用这些信息重建了雨量计测量开始之前的降水历史。
为了将目前的干旱与过去事件的严重程度进行比较,研究人员使用了北美干旱图集中的帕尔默干旱严重程度指数,该指数是土壤水分的替代指标,包括温度效应,该图集由哥伦比亚大学的拉蒙特-多尔蒂地球观测站开发,可以追溯到1200年前。
他们的分析表明,加州历史上其他一些干旱的降水量低于该州目前正在经历的干旱。然而,最近的干旱之所以突出,是因为与过去1200年的其他干旱相比,它异常炎热。
即使在考虑到与合并不同数据集相关的误差时,他们也看到“真正不同的是创纪录的高温,”格里芬说。
他说:“这让我大吃一惊,我没有预料到这个结果。”
据格里芬称,“热干旱”更严重,因为高温从土壤中吸收了更多的水分进入大气层。根据克劳修斯-克拉珀龙方程,气温每升高1摄氏度,大气保持水分的能力就会增加7%。
可能不会持续很久的记录
格里芬说:“低降水加上创纪录的高温,造成了极端干旱。”
格里芬和安丘凯蒂斯在《地球物理研究快报》上发表了他们的研究结果。
美国宇航局戈达德太空研究所的气候科学家本杰明·库克说:“这项研究真正确立了最近这次干旱在过去一千年里有多么特殊和严重。”他没有参与这项研究,他研究的是美国西海岸的干旱。
库克表示,降水量的适度下降不足以解释为什么加州的干旱如此严重。该研究梳理了降水和温度如何相互作用,使干旱条件变得更糟。
库克说:“我认为最引人注目的结论是,人为温室气体排放造成的变暖确实使干旱比原本的情况更加严重。” “加州正朝着他们有记录以来最热的一年迈进。”
拉蒙特-多尔蒂地球观测站的教授帕克·威廉姆斯说,这些发现也引发了人们对加州未来可能面临的情况以及该州应如何计划保护其有限的地下水资源的担忧。
威廉姆斯在一封电子邮件中写道:“无论今年高温有多少是人为造成的还是自然形成的,2014年都重要地提醒人们,高温会严重加剧干旱事件。” “如果气温继续上升,我们应该预期破纪录的干旱年份将变得越来越普遍。”
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