通过研究世界各地的树木年轮记录，研究人员首次将气候变化对干旱风险的“指纹”追溯到1900年——当时英国和美国是全球前两大排放国。
主要作者告诉Carbon Brief，这些发现揭示了气候变化对全球干旱风险的“令人惊讶”的影响。“人类竟能在那么久以前就影响全球干旱，这个想法着实令人震惊。”
另一位科学家告诉Carbon Brief，这项研究“意义重大，因为它首次显示出全球干旱中可检测到的人为变化”。
年轮的见证
干旱是最代价高昂的自然灾害之一，会影响农业、生态系统和社会。但要弄清气候变化如何影响全球干旱风险，并非易事。
部分原因在于，干旱有许多种定义方式。气候科学家可能将干旱简单定义为降雨不足，而农业科学家则可能根据干旱对土壤水分和作物生长的影响来定义。
这项发表于《自然》的新研究采用了帕尔默干旱严重程度指数（PDSI），该指数考量变暖如何影响降雨、蒸散以及土壤水分。
主要作者、研究科学家凯特·马维尔博士解释说，为研究土壤水分，研究人员使用了可追溯至600至900年前的树木年轮记录。她任职于哥伦比亚大学和美国国家航空航天局戈达德空间研究所（GISS）。她告诉Carbon Brief：
树木年轮让我们得以了解夏季生长季节的状况。如果某年雨水充沛、土壤水分充足，树木就会长得更多；如果某年干旱，树木就长得较少。因此，单个年轮的厚度可以衡量当年的土壤水分。
追踪指纹
为了了解人为气候变化在多大程度上可能导致树木年轮记录中观察到的变化，研究人员采用了一种“指纹识别”技术。
科学家将树木年轮和气象记录与气候模型模拟结果进行比较，模拟涵盖1900年至2100年。这些模拟纳入了可能影响干旱风险的多种因素，包括火山喷发和气溶胶。为纳入人为气候变化的影响，研究人员采用了一种名为RCP8.5的高温室气体排放情景。
随后，研究人员分析数据，查看气候模型模拟中观察到的人为气候变化“指纹”，是否与树木年轮和干旱气象记录中呈现的模式相吻合。
下图摘自研究论文，展示了树木年轮和气象记录与气候变化“指纹”之间趋势的强度。
纵轴上，零以上的数值表示正相关，也就是说，“指纹”与观测记录相似；零以下的数值则表示负相关。结果展示了三个时期：1900—49年（上）、1950—75年（中）和1980—2017年（下）。
上面两张图中，绿色代表树木年轮重建数据，浅蓝色和深蓝色代表两组气象数据。下面的图中，还展示了两组现代土壤水分数据，分别来自地表（橙色）和植物根系（红色），以取代树木年轮记录。
第一张图显示了正趋势。作者在研究论文中写道，这表明该时期的树木年轮和气象记录“越来越接近这一指纹”。换言之，1900—49年的干旱风险中存在明确的气候变化信号。
中间这张图显示趋势为负。这表明“这三组数据都与指纹越来越不相似”。
作者表示，这并不意味着气候变化没有影响1950—75年的干旱。他们怀疑，这一时期化石燃料行业大量排放的气溶胶所造成的降温效应可能掩盖了气候变化对干旱的影响。马维尔解释说：
20世纪中叶，气溶胶排放增加——也就是我们所说的污染气体和颗粒物——可能在影响干旱风险方面发挥了重要作用，抵消了温室气体带来的响应。
气溶胶会产生降温影响，既能阻挡入射阳光，也会影响区域云层形成和降雨。
最后一张图显示，气候变化信号在20世纪末左右再次转为正值。
这大致与北半球许多国家开始实施更严格的清洁空气法规的时期相吻合，这些法规使气溶胶排放趋于平稳。不过，作者表示，温室气体排放仍在迅速增加，这或许可以解释正向信号为何重新出现。
研究表明，从那时起，这一信号并未显著增强。马维尔说：
如果接下来比如说10年里，我们没有看到信号变得更强，或许就得怀疑我们的判断是否正确。但所有模型都在预测，不久之后许多地方都将出现前所未有的干旱。
干涸
马维尔说，总体而言，这些发现为日益增多的证据添砖加瓦，表明气候变化已经并将继续影响全球干旱风险：
这确实让我本人感到意外——人类竟能在那么久以前就影响全球干旱，这个想法着实令人震惊。
气候变化彼得·斯托特教授表示，这项研究“富有创新性”，得出了“稳健”的发现。他是归因研究领域的知名科学家，任职于英国气象局哈德利中心，并未参与这项研究。他告诉Carbon Brief：
我认为这相当重要，因为它首次显示出全球干旱中可检测到的人为变化。这篇论文也解释了为何此前一直无法检测到干旱中的人为变化。这是因为人为气溶胶的混杂效应。
他补充说，这些结果很可能会影响政府间气候变化专门委员会（IPCC）下一份评估报告（AR6）：
鉴于水循环变化是AR5（上一份评估报告）中的一个关键不确定因素，这些结果很可能会增强评估结论。
来自索尼娅·塞内维拉特内教授、研究气候极端事件的苏黎世联邦理工学院ETH Zurich研究员表示，这项研究是“一项重要的科学贡献”，但也存在需要“仔细评估”的“局限性”。她告诉Carbon Brief：
树木年轮记录仅在全球部分地区有数据，包括北美、墨西哥、欧洲、亚洲和澳大利亚；北极地区和北亚、南美洲及非洲均不在其中。覆盖地区略微偏向中纬度和半干旱地区，而这些地区已知在气候变暖时往往会趋于干旱。
她还表示，研究结果显示气候变化对干旱风险的最大影响并未发生在近年，这一点也令人惊讶：
