由于人为引起的气候变化导致的温度升高，使得2020年至2022年期间影响美国西部的典型干旱变成了异常严重的干旱。由加州大学洛杉矶分校（UCLA）和国家海洋和大气管理局（NOAA）科学家进行的一项研究显示，蒸发导致了干旱强度的61%，而降雨减少仅占39%。研究结果表明，自2000年以来，蒸发需求对干旱状况的影响比降水量减少更大，表明随着全球温度的上升，干旱可能会加剧。
“虽然研究表明高温导致干旱条件，但这是我们所知的第一项研究，显示蒸发需求导致的水分损失超过了降雨减少导致的水分损失，”UCLA大气与海洋科学教授、发表在《科学进展》上的研究主作者冯荣（Rong Fu）表示。
通常，西部的干旱主要归因于降雨不足，同时也有一些蒸发需求的影响。然而，由于化石燃料燃烧引起的气候变化提高了平均温度，改变了干旱原因的格局。尽管自然降雨波动仍然可能导致干旱，但温度的升高使得更多水分从水源、植被和土壤中被抽走。
“几代人以来，干旱通常与降水量低于平均水平相关，”NOAA国家综合干旱信息系统执行主任和该研究的合著者维瓦·德赫萨（Veva Deheza）表示。“这项研究进一步确认我们正处于一个新纪元，温度的上升正在驱动严重的干旱，使得降水变得不那么重要。”
温暖的大气可以容纳更多水蒸气，直到达到饱和，从而使水分凝结并形成降水。为了下雨，大气中的水分子需要结合。热量使这些分子更具能量并碰撞，阻止它们结合。这导致一个循环，即全球气温上升导致更多水分蒸发，但以更小的比例以降水形式返回。因此，干旱可以持续更长时间、影响更大区域，并且随着温度每上升一个度而变得更加严重。
为了分析升高的温度对干旱的影响，研究人员区分了由于天气模式变化引起的“自然”干旱和由于人为气候变化造成的干旱，这一观察时间框架为70年。早期的研究依赖于考虑温室气体水平上升的气候模型，得出温度升高会导致干旱的结论。然而，由于缺乏实时观察数据，评估自然天气变化对蒸发需求的影响具有挑战性。
通过纳入这些自然天气变化，研究人员感到意外，发现自2000年以来，气候变化导致的蒸发需求增加占比达80%。在干旱事件期间，这一比例超过90%，使气候变化成为自2000年以来加剧干旱严重性和扩展干旱区域的主要因素。
从2000年至2022年，美国西部受干旱影响的平均面积比1948年至1999年期间增加了17%，这与蒸发需求的上升有关。自2000年以来，高蒸发需求使得66%的历史干旱易发地区可能出现干旱，这表明干旱可以在没有降水不足的情况下发生。而在2000年前，仅有26%的区域符合这一条件。
“在2020-2022年的干旱期间，水分需求显著达到峰值，”冯教授说道。“尽管干旱最初是由于自然降雨减少，但由于气候变化，其严重程度从‘适度’上升到‘异常’的干旱严重程度等级。”
根据美国干旱监测局的定义，“适度”干旱被归类为严重程度在10-20%之间，而“异常”干旱则位于强度的前2%。
进一步的气候模型模拟证实了这些发现。预测表明，由于燃烧化石燃料所产生的温室气体，类似于2020-2022年的干旱，可能会从每千年发生一次的稀有事件转变为到21世纪中叶每60年发生一次，到本世纪末每六年发生一次。
“即使降雨看似正常，由于水分需求的显著增加超过了可用水供应，干旱条件仍然可能显现，”冯教授解释道。“这不是通过建设更大的水库或类似解决方案可以解决的问题；当大气变暖时，它将普遍吸收更多水分。缓解此问题的唯一方法是控制温度上升，这需要减少温室气体排放。”
这项研究得到了NOAA国家综合干旱信息系统和气候项目办公室以及国家科学基金会的支持。
关键要点
- 由于人为引起的气候变化导致的温度升高，使得2020年至2022年期间影响美国西部的普通干旱变成了非同寻常的事件。
- 加州大学洛杉矶分校和NOAA科学家的研究显示，蒸发导致干旱强度的61%，而降水减少占39%。
- 研究结果表明，自2000年以来，蒸发需求在干旱条件中成为一个更重要的因素，随着温度上升可能加剧干旱。
