熱空氣比冷空氣更容易攜帶水分。這就是為什么熱氣騰騰的淋浴后，頭發(fā)仍然很快干燥。這也是熱帶地區(qū)降雨量大、沙漠土壤容易失水的原因。如今，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這一基本原理正在對全球產(chǎn)生強(qiáng)大的影響。

《自然》雜志發(fā)表的一項新研究表明，大氣對水的需求不斷增加，導(dǎo)致干旱狀況顯著惡化，即使在降雨量沒有變化的地方也是如此。在過去40年里，這種日益增長的“干渴”導(dǎo)致全球干旱程度增加了約40%。

“干旱是基于水供應(yīng)（來自降水）與大氣水需求之間的差異而得出的。如果將后者也考慮進(jìn)去，就會發(fā)現(xiàn)隨著大氣變暖，干旱會大幅加劇，”加州大學(xué)圣巴巴拉分校氣候災(zāi)害中心主任、該研究的合著者克里斯·芬克（Chris Funk）說道。

大多數(shù)人認(rèn)為干旱的發(fā)生僅僅是因為降雨停止。但科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了另一種強(qiáng)大的力量在起作用。隨著空氣變暖，所謂的大氣蒸發(fā)需求（AED）會增加。

把AED想象成空中一塊巨大的海綿。隨著溫度升高，它會從地面吸收越來越多的水分，導(dǎo)致土壤干涸，河水枯竭，植物受到壓力，而且吸收的速度往往比水分補(bǔ)充的速度還快。

目前尚不清楚大氣變暖是否會使干旱的強(qiáng)度、頻率和范圍增加或減少。“隨著大氣變暖，相對濕度恒定的空氣將容納更多的水蒸氣，因此降雨量可能會增加，”芬克解釋說。“但與此同時，大氣蒸發(fā)需求預(yù)計也會增加。那么，哪個增長更快呢？”

芬克加入了一個國際科學(xué)家團(tuán)隊，共同研究抗癲癇藥物 (AED) 在加劇全球干旱方面所起的作用。

衡量干旱日益加劇的危險的新方法

科學(xué)家們知道AED的重要性，但很少有研究利用現(xiàn)實(shí)世界的觀測數(shù)據(jù)仔細(xì)測量其全球影響，這使得預(yù)測和應(yīng)對干旱變得更加困難。這項新研究使用了一組涵蓋一個多世紀(jì)的高分辨率數(shù)據(jù)，并運(yùn)用先進(jìn)的方法來追蹤AED的增長情況以及它對干旱的加劇程度。

“我們面臨著巨大的挑戰(zhàn)，”該研究的主要作者、牛津大學(xué)水文氣候?qū)W家所羅門·格布雷喬科斯（Solomon Gebrechorkos）解釋道。“目前沒有直接的方法來測量大氣隨時間推移的‘缺水’程度。因此，我們使用了通過全面的全球評估確定的高分辨率氣候數(shù)據(jù)，并應(yīng)用了最先進(jìn)的大氣蒸發(fā)需求模型——這些模型不僅考慮了溫度，還考慮了多種氣候變量。”

該團(tuán)隊使用多個世界級數(shù)據(jù)集，比較了基于降水的供水量和大氣蒸發(fā)需求。隨后，他們觀察了標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的變化，并評估了這些變化隨時間的變化。“這使我們能夠使用一個通用框架來比較濕潤地區(qū)和干旱地區(qū)，”芬克解釋說。隨后，作者發(fā)現(xiàn)干旱的發(fā)生率在統(tǒng)計學(xué)上顯著增加。

他們發(fā)現(xiàn)，平均日照時長（AED）的增長速度快于降水量，這表明氣候正面臨令人擔(dān)憂的干旱趨勢。“我覺得這些結(jié)果非常令人擔(dān)憂，但或許并不令人意外，”芬克說道。“我們大多數(shù)人都知道氣溫是如何快速上升的，但大多數(shù)人可能沒有意識到這種變暖與大氣干燥效應(yīng)之間的聯(lián)系。”他補(bǔ)充道，在溫暖地區(qū)，氣溫僅升高幾度就能顯著增強(qiáng)大氣從農(nóng)作物、牧場和森林中吸收水分的能力。

了解全球變暖中的干旱

這項研究進(jìn)一步證實(shí)了以往的研究成果，即在全球變暖的情況下，干旱將變得更加嚴(yán)重。這將對全球糧食和水資源安全產(chǎn)生影響，進(jìn)而可能加劇政治不穩(wěn)定和沖突。更容易看到的是，AED 增加與野火之間存在更直接的聯(lián)系。干旱的大氣會使植物脫水，從而導(dǎo)致更大規(guī)模的野火。

展望未來，這項研究強(qiáng)調(diào)了早期預(yù)警系統(tǒng)、干旱風(fēng)險管理和有效預(yù)見性行動的重要性。預(yù)測干旱和大氣需求的增加可以觸發(fā)有效的干預(yù)措施。例如，農(nóng)民可以使用微灌溉或保水土壤處理來抵消增加的AED。“為了應(yīng)對日益加劇的干旱趨勢，我們需要預(yù)測和管理導(dǎo)致干旱風(fēng)險令人擔(dān)憂的極端事件，”Funk說道。

研究人員還對揭示蒸發(fā)和大氣需求如何與水供應(yīng)相互作用感興趣，而不僅僅是降雨模式。科學(xué)家需要研究農(nóng)民、城市和生態(tài)系統(tǒng)如何適應(yīng)大氣持續(xù)需要更多水分的環(huán)境。

編譯自/ScitechDaily