走向永久干旱

树木和气候模型都在告诉我们同样令人恐惧的故事

在加利福尼亚州贝克斯菲尔德,因干旱而死亡的树木。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


我在干旱中期离开了加利福尼亚。从城市到帕洛阿尔托的 280 号公路两旁的山丘在夏天像往常一样变成了棕色,然后整个冬天都保持棕色。令人愉悦的 70 度空气开始让人感到压抑,光辉灿烂的蓝天成为了无形的负罪感的来源。我住在奥克兰,在一座小山上的墓地旁边。通往天使顶饰陵墓和朴素的年代久远的墓碑的蜿蜒小路,被一排甜胶树所环绕,其中点缀着柏树、红杉和橄榄树。我一想到家,就会想起那种气味——胡椒味的甜味,没有圣诞节的松树味。

我现在住在纽约市,那里的树木被认为是可疑的,不允许在指定的公园外成群结队。我街上的少数几棵树被小笼子围起来,以防止当地的狗靠近。这种效果很可悲,几乎是滑稽的,一个高耸的反抗之物的微小监狱。我在纽约见过的最大的树是一棵死树,它在自然历史博物馆里。它是加利福尼亚红杉的一个巨大树桩,每个年轮都记录着一个生命,这个生命开始于伐木工人结束它生命之前二十代人。

纽约的树木以及这座城市,都由墨西哥湾或大西洋带来的水分滋养。那里没有旱季,只有雨雪均匀地散落在一年中。然而,加利福尼亚的降雨随着热带太平洋不规律的节奏而跳动。在那里,南美洲的长脊从海洋深处汲取冷水,上升形成一个永久性的冷水池,该冷水池向西延伸,被信风推到那里。冷水来回晃动,驱动它的风也以自己的节奏跳动,而这种舞蹈的结果是在某些年份,会出现比平时更温暖的水的现象:圣婴现象。当它来临时,加利福尼亚可以期待一个多雨的冬天。当相反的条件盛行时——拉尼娜现象——就会出现干旱。


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其他一些美丽的地方也以某种规律循环地经历干旱和洪水。在澳大利亚东部,情况正好相反。是厄尔尼诺导致干燥,而拉尼娜则与降雨有关。在地中海地区,则完全是另一个循环。这种情况已经持续了数千年。

只要我们能够全面观察这个星球,我们就一直在改变它。自 70 年代末以来,卫星记录了这些趋势。但我们在此之前就一直在增加大气中的二氧化碳水平。作为科学家,我们希望将我们测量的趋势归因于厄尔尼诺等自然循环或外部强加的变化。但是,很难判断我们所看到的是否不寻常,因为我们所看到的一切都是不寻常的。

树木比我们任何人都看得更多。如果您在树上钻一个非常小的孔,您可以提取一根细杆,上面印有每年的年轮条纹。如果您对另一棵树,然后再对另一棵树,然后再对世界上成千上万棵树重复此操作,您可以将它们编织在一起形成一个干旱地图集,记录好年景和坏年景,潮湿和干燥的土壤。科学家们已经为世界上一半地区建立了这些地图集:北美和墨西哥、欧洲和黎凡特、季风亚洲和澳大利亚东部。该地图记录了可以追溯到过去的潮湿和干燥年份。树木记住了世界大战和经济大萧条之前的岁月,在工业和政治革命之前,甚至在入侵者和新世界之间首次接触之前。

成千上万棵树木的收集年轮显示了随着时间的推移潮湿和干燥的模式。厄尔尼诺和拉尼娜以不规则的规律到达,空气和水来回晃动,树木记录了这些后果。然而,在二十世纪初,在随机性中出现了一种微弱的固定模式,在背景交响乐中出现了一种安静但正在增强的音符。一些地区——加利福尼亚、地中海、澳大利亚——正在干涸。这是一种微小的、几乎人类难以察觉的干涸,但这是任何自然循环都无法再现的模式。

这种模式类似于我在纽约一个小型办公室的电脑上生成的模式。在气候模型中,可以通过一次又一次地重新启动时间来消除随机性的影响,从而创建一个可能存在但不存在的替代世界宇宙。这些从未存在的世界的平均值消除了随机性的扭结和波纹。如果剩下什么东西,那一定是所有可能存在的现实所共有的东西。

所有这些世界中都存在二氧化碳,人类当时也在缓慢但稳步地增加二氧化碳。二氧化碳会使地球变暖,而较温暖的空气更需要水分。即使降雨没有变化,在持续不断的大气水分需求下,一些地区也会陷入干旱。

这就是从树木中出现的模式。这在过去所发生的一切的背景下是不寻常的,长期以来被记录在树木年轮中。这是我们的标志。

在科学领域,很少有比人类世何时开始这个问题更让我不感兴趣的问题了。我不是一块岩石,我不需要在地球地质记录中找到人类活动的证据来关注我们的影响。但是,我们的指纹比我们可能意识到的更早地延伸到过去。我的机器世界预测和树木肉体记录的现实世界之间的和谐,让我有理由倾听这些机器告诉我的未来。

在我在纽约的办公室里,我可以查看这些未来预测,看到加利福尼亚在干燥和潮湿之间来回跳动,直到不再重复,它进入永久干旱状态。如果树木在我们之后幸存下来,它们可能会活到讲述一个时代,那个时代草地变黄,地图变黄,而且很久以后才再次变成绿色。

Kate Marvel is a climate scientist at Columbia University and NASA’s Goddard Institute for Space Studies. She received a Ph.D. in theoretical physics from the University of Cambridge and has worked at Stanford University, the Carnegie Institution and Lawrence Livermore National Laboratory. Her writing has appeared in 大众科学, the On Being podcast and Nautilus magazine. Marvel has given talks in places as diverse as comedy clubs, prisons and the TED main stage.

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