地球不断上升的气温预计将扰乱全球水循环，但究竟会发生怎样的变化尚不确定。不过，科学家们可以从过去发生的重大气候变化中寻找线索，了解未来可能会发生什么。
一项新的研究恰好为此，该研究表明，随着北半球升温速度快于南半球，地球的降雨带可能会被推向北方。这种转变将与长期以来的预期同步发生，即已经湿润的地区将迎来更多降雨，而干燥地区将变得更加干旱。
这项研究于周三在《科学进展》杂志上详细发表。“为气候变化将扰乱大气中大规模空气和水运动的大量证据增添了新的内容。而这很重要，因为这些模式在很大程度上决定了哪里多雨或干旱，广义而言，”美国宇航局气候科学家凯特·玛维尔在一封电子邮件中说道，她并未参与这项研究。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑支持我们屡获殊荣的新闻报道，方式是 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事能够拥有未来。
降雨分布的这些变化可能会对未来的水资源产生影响，特别是在水资源供应已经紧张的地区，例如美国西部和非洲部分地区。
从大气的基础物理学来看，科学家们预计，随着地球因不断增加的温室气体水平而升温，全球净降水量将会增加，因为温暖的大气可以容纳更多水分。但这种增加不会是均匀的，并且可能集中在已经潮湿的热带地区。而且由于较高的温度也会增加蒸发，因此其他地区，例如已经干燥的亚热带地区，可能会进一步干涸。
但是，哪些地区是潮湿的，哪些地区是干燥的，也取决于地球主要降雨带的位置。而这些降雨带的位置又与所谓的“热赤道”（地球中部地表温度最高的环带）的位置有关。而热赤道的位置又受到南北半球之间温度平衡的影响。
由于北半球陆地面积更大，因此升温速度快于南半球，正如一些气候模型所表明的那样，这可能会将热赤道向北推，并随之将关键降雨带也向北推。
缅因大学的古气候学家艾伦·普特南和哥伦比亚大学的气候科学家沃利·布勒克在各种古气候记录中寻找线索，以了解此类变化是否曾经发生过，包括古代湖泊的海岸线和洞穴石笋。
他们研究的湖泊是所谓的封闭盆地湖泊，这些湖泊有河流注入，但没有河流流出，这意味着湖泊水位的变化完全受降水和蒸发控制。
在末次冰期，地球远比现在寒冷，北美西部、中东和南美洲当前干燥地区的封闭盆地湖泊比现在大得多，这已通过放射性碳测年法和其他对其古代海岸线的测试得到证实。犹他州大盐湖的前身，例如，比现在的湖泊大 11 倍以上。
对这些湖泊动态的研究表明，这些地区降水增加是这些湖泊达到如此巨大范围的可能原因。这表明，在较冷的气候中，降水更多地落在远离热带的地区，这与世界变暖时的预期相反。
这些相同的湖泊，以及来自世界各地的其他证据，也指向了大约 14,600 年前北极海冰快速消失后降雨带的移动，当时北半球的升温速度快于南半球。
例如，南美洲海岸附近的沉积层显示了注入海洋的雨水补给的河水量的变化，而洞穴石笋（需要富含矿物质的雨水涌入才能生长）也显示了降水随时间的变化。
这些和其他古气候记录表明，由于全球热量不平衡，降雨带与热赤道一起向北移动。例如，在美国西部，太平洋副热带急流从冰川时代为南加州和大盆地提供水分，转变为像今天这样在北加州和俄勒冈州倾泻水分。
虽然现在发生的变暖与他们研究的过去时期的原因不同，但作者认为，过去的这种变化可能是未来的指南，并且同样的太平洋副热带急流可能会进一步向北移动。
科罗拉多州博尔德市国家大气研究中心的凯文·特伦伯斯气候科学家表示，该研究没有考虑海面温度的变化，而海面温度是降雨带位置变化的主要驱动因素（正如厄尔尼诺事件期间所见，当时太平洋变暖将副热带急流推向美国西南部）。特伦伯斯也没有参与这项研究。
普特南说，这项研究更侧重于半球之间变暖差异如何影响降雨带。
降雨动态的变化也可能取决于季节，因为近几十年的气候记录表明，两个半球之间变暖的差异在北半球或北方冬季最为明显。
作者认为，这可能意味着，随着北方冬季持续不成比例地变暖，热赤道以及降雨带将不会像目前冬季那样向南移动那么远。这可能会对某些地区产生重大影响，例如美国西部，这些地区的大部分降雨发生在冬季。
相反，在北方夏季，当两个半球之间的差异没有那么大时，变暖的“湿者更湿，干者更干”效应将占主导地位，这意味着热带地区降雨更多，亚热带地区降雨更少。
当然，像任何一项单独的研究一样，这项研究远非最终定论。“这种情况将会演变，”普特南说，随着更多古气候记录的出现并与气候模型配对，“尝试看看气候模型是否可以重现我们在这些数据集中看到的模式。”
本文经 气候中心 许可转载。本文于 2017 年 5 月 31 日首次发表。