在13世纪后期，居住在美国西南部四角地区的悬崖住所中的美洲原住民大规模地放弃了他们的家园。他们搬到了河谷，更靠近水源，因为在过去一千年中袭击该大陆西部的最严重的“特大干旱”之一中，水源已变得稀缺。
研究气候历史的科学家们长期以来一直担心，气温上升可能会使已经干燥的地区更容易再次陷入特大干旱（通常定义为持续20年或更长时间的干旱）——在一个快速发展的国家地区，这令人非常担忧，因为该地区在近二十年的干旱期间已经在满足用水需求方面遇到了困难。
哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的生物气候学家帕克·威廉姆斯一直认为，过去的特大干旱具有我们今天无法识别的条件。但几年前，他意识到，他为过去事件设想的大规模树木死亡、树皮甲虫侵扰和野火爆发实际上近年来已经发生。这一顿悟促使他研究该地区最近的干旱与过去一千年的特大干旱相比如何——他发现其严重程度与它们不相上下。如果这种情况持续下去，它可能成为人类引起气候变化时代的首个特大干旱。《大众科学》本月早些时候在华盛顿特区举行的美国地球物理联合会年会上与威廉姆斯谈论了他的研究。
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[以下是采访的编辑稿。]
我们如何了解过去的特大干旱是什么样的？
我们了解特大干旱的主要方式是通过树木年轮记录。树木每年都会生长年轮。在生长良好的年份，年轮很宽，而在生长不良的年份，年轮很窄。因此，在干燥的地方，树木在最干旱的年份中挣扎，干旱就会以窄年轮簇的形式保存在树木年轮记录中。
还有其他关于这些特大干旱的证据。在加利福尼亚州内华达山脉[山区]，大约在公元850年至公元1300年之间有两个时期，每个时期约为100至150年，当时持续干旱到如今常年有水的河床都足够干燥，以至于实际上可以让树木生长成熟。现在我们在那些河床中——以及一些湖泊的底部——看到了那些树木的树桩。科学家们已经去收集了这些树桩的木材，并对它们进行了碳年代测定，以将它们归于这些特大干旱时期。
树木年轮如何帮助比较过去的特大干旱与今天的干旱？
在北美西部，我们非常幸运，我们拥有来自整个大陆的树木年轮记录，并且密度非常高——这个小区域的树木年轮记录比世界上任何其他区域都多。其中许多都以极高的保真度保存了干旱记录。原因是北美西部只是一个干燥的地方，所以树木通常会很好地将干旱信息存储在它们的树木年轮记录中。因此，我们利用这种高密度的干旱敏感树木年轮记录，重建了过去1200年来土壤湿度的变化情况。我们得出了一个从公元800年至今的美国西部干旱变化单一记录，使用了这些树木年轮记录。然后，我们将当前的19年干旱与自公元800年以来的所有其他19年时期进行了比较，以便评估这次干旱有多糟糕——不仅在百年背景下，而且在千年背景下。
您是什么时候开始认为当前的干旱可能与过去的特大干旱相当的？
2012年，我利用整个西南地区的树木记录做了一项研究。我看到从2000年到2012年的13年干旱非常突出——比过去400年的任何干旱都严重得多。它看起来很像16世纪后期特大干旱的前13年。这就是我开始思考这个问题的原因。实际上，如果我们现在回顾性地仍然看2000年到2012年，那真的是非常非常严重的13年。因此，我们发现，在过去1200年中，这个19年时期位居第四[就严重程度而言]——但当我们查看整个美国西部-墨西哥北部地区时，那个13年时期实际上可能在[所有] 13年时期中位居第一。
气候变化是否促成了最近的干旱，它是否可能导致干旱持续下去？
气候变化可以通过几种方式影响干旱。一种是如果降水由于气候变化而发生变化——那么干旱无疑会发生变化。另一种是如果大气蒸发需求发生变化，那么即使降水没有长期变化，干旱也会发生变化。这就是我们在北美西部看到的情况，上个世纪……降水并没有出现真正大的趋势。气候模型在模拟降水是否会随着大气中温室气体增加而发生变化方面，观点各异。但已经发生的事情是，上个世纪气温迅速升高——美国西部、墨西哥北部的气温在过去120年中升高了大约一度半摄氏度。气候模型表明，所有这些变暖都是由人类引起的气候变化造成的。变暖增强了大气蒸发需求，导致基本上每一滴雨或每一片雪花的价值都降低了一点，因为它更容易蒸发回大气中。仅此一项就可以降低土壤湿度，而这正是我们目前所看到的。
我们可以追溯计算，如果人类造成的长期变暖趋势从未发生，土壤湿度会受到怎样的影响。在这样做之后，我们看到这场19年的干旱仍然会发生。它仍然会很糟糕；它会与上个世纪最严重的干旱相竞争。但[如果没有气候变化]，它将无法与过去一千年的干旱相匹敌。我们计算出，当前19年干旱的大约38%的严重程度是由长期变暖趋势驱动的，而干旱的其他62%仍然会发生，仅仅是因为[随机]降水减少。
这场干旱最终会像过去的特大干旱一样持续很长时间吗？
在北美西部，通常拉尼娜现象[当热带太平洋海洋比平均温度更冷时]会促进干旱——它们不是干旱的保证原因，但通常我们的大干旱与拉尼娜事件同时发生。干旱通常是由厄尔尼诺现象[当热带太平洋异常温暖时]结束的，厄尔尼诺现象会导致高降水。因此，完全有可能在未来几年内会出现大型厄尔尼诺现象——甚至可能出现持续10年或20年的厄尔尼诺型海面温度——这可能会结束干旱。但降水在决定干旱的开始和结束方面的能力越来越与温度竞争，并且随着温度升高，厄尔尼诺现象将越来越难以结束当前的干旱。因此，这场干旱完全有可能在未来几年或十年内结束——但干旱持续的可能性越来越大。