一项新研究发现，人为气候变化已“加剧”全球各地的极端降雨与干旱格局。
在工业时代，不断增加的温室气体排放和气溶胶一直是影响干旱格局的重要因素。
为了解问题的真实规模，科学家采用了一种名为“人类指纹识别”的新技术。
研究结果显示，美国、中亚和非洲南部降雨减少的现象中可以检测到“人类指纹”。非洲萨赫勒地区降雨增加的现象中也能检测到这一指纹，印度和加勒比地区也是如此。
研究称，除了温室气体排放增加外，人类污染和大型火山喷发释放的气溶胶，也是影响全球干旱格局的“重要因素”，这一影响贯穿整个工业时代。
一位气候科学家告诉 Carbon Brief，这些发现“着手解决了识别人类对全球干旱格局影响这一问题”。
指纹
干旱是全球损失最惨重的天气相关灾害之一（PDF），会影响生态系统、农业和人类社会。
但要了解气候变化如何影响全球干旱风险，可能颇为棘手。墨尔本大学气候极端事件研究员安德鲁·金博士解释说。金并未参与这篇新论文，他告诉 Carbon Brief：墨尔本大学：
“在世界许多地区，这项工作很难开展，因为观测记录时间短，而干旱持续时间长。不幸的是，这导致可供分析的事件相对较少。”
这项新研究发表于《自然·气候变化》。科学家采用了气候科学中一种新兴技术，称为“人类指纹识别”。论文第一作者、塞利娜·邦菲尔斯博士是劳伦斯利弗莫尔国家实验室的物理学家，她向 Carbon Brief 解释说：
“指纹研究的主要目标是区分人类和自然因素对全球气候的影响。我们在任何时刻经历的气候都受到许多因素影响。其中一个因素是地球气候内部的‘噪声’——纯粹的自然波动，例如厄尔尼诺现象和拉尼娜现象。气候也会受到以不同节奏、在不同地点发挥作用的‘外部’因素影响。”
邦菲尔斯说，重要的人为影响包括温室气体排放和污染性气溶胶。非人为的重要影响则包括地球气候的自然波动和大型火山喷发，后者也会释放气溶胶。
科学家利用气候模型，搜寻了1860年至2019年全球干旱和降雨格局中的人类指纹。
“湿干格局”
研究人员根据模型模拟结果，在全球干旱格局中发现了两种不同的人类指纹。邦菲尔斯说：
“我们发现，自1950年以来，人类产生的温室气体和大气颗粒物污染以两种不同方式影响了全球气温、降水和区域干旱程度的变化。通过观测数据，可以在统计上识别出这两种‘人类指纹’。”
科学家发现，第一种人类指纹体现在全球范围内干旱和极端降雨格局（又称“湿干格局”）的加剧，这种现象自1950年以来一直可见。
下方地图显示了1860年至2019年全球各地的局部降雨异常（上图）以及“气候湿度指数”（CMI；下图）。（CMI 是一种干旱程度指标，根据降雨格局以及气温、降雨和蒸发之间的关系计算得出。）地图中，棕色表示干燥程度加剧，绿色表示降雨和湿度增加。
地图显示，整体而言，自19世纪中叶以来，全球各大洲一直趋于干燥。
研究结果显示，降雨量大幅减少的地区包括中亚（包括泰国、印度尼西亚和中国东部），以及美国（包括加利福尼亚州）。
科学家在研究论文中称，这些变化“主要由温室气体排放量数十年来持续增加所驱动”。邦菲尔斯补充说：
“人为硫酸盐气溶胶——燃烧过程中产生的微小颗粒污染物——在推动这些关系方面起次要作用。这些人为气溶胶将阳光反射回太空，使地球降温，部分抵消了温室气体导致的变暖。火山排放的自然气溶胶也以类似方式发挥了作用，但每次喷发后只持续一至三年。”
热带雨带
研究团队发现，第二种人类指纹体现在与热带辐合带（ITCZ）相关的变化中。
ITCZ 是一条巨大的低压带，在赤道附近环绕地球。它决定了热带大部分地区的年度降雨格局，是数十亿人所处气候中的重要特征。邦菲尔斯解释说：
“地球上最强烈的降水发生在 ITCZ。热带雨带形成于南、北半球信风汇合之处。两股气流相遇后上升进入大气并凝结，形成强降雨。”
ITCZ会移动，每年在热带地区南北摆动，大致随着季节变化追随太阳的位置。
这项新研究发现，人类影响改变了 ITCZ 的移动。在20世纪80年代之前，起主导作用的是人为气溶胶，邦菲尔斯说：
“第二种更微妙的‘指纹’反映了南北半球之间的温差。直到20世纪80年代之前，这种温差主要受欧洲和北美排放的人为颗粒污染物的冷却效应控制。温差使热带雨带［ITCZ］向南移动，远离较冷的北半球，导致美国西部降雨增加，而萨赫勒地区和印度的降雨减少。”
不过，她说，1980年后，人为变暖成为主导因素：
“1980年后，北半球变得比南半球更暖。这有两个原因。首先，污染法规减少了北美和欧洲的人为气溶胶排放。其次，温室效应使以陆地为主的北半球升温速度快于以海洋为主的南半球。
“这两个原因都促使热带雨带［ITCZ］在1980年后重新向北移动，使美国西部降雨减少，萨赫勒地区降雨增加。”
“交织”
邦菲尔斯说，这些结果有助于解释过去一个世纪全球干旱格局的复杂变化：
“我们发现，这些相互交织的人类指纹背后的主要驱动因素包括温室气体持续增加、颗粒物污染排放随时间发生的复杂变化，以及火山喷发。必须综合考虑所有这些驱动因素，才能充分解释观测到的气温、降水和干旱程度同时变化的现象。”
金补充说，这项研究“着手解决了识别人类对全球干旱格局影响这一问题”：
“随着我们的温室气体排放继续增加，而许多地区的气溶胶排放减少，这项研究将有助于完善气候变化情景下的干旱预测。”
利兹大学博士后研究员克雷格·波库博士表示，这项研究还凸显了污染性气溶胶在控制干旱格局方面的重要性。他利兹大学并未参与这项研究。他告诉 Carbon Brief：
“［这项研究］将气溶胶排放及其对气候的间接影响与干旱程度变化联系起来。他们展示的结果凸显了这种联系的重要性，也说明在这类研究中应当更多考虑气溶胶排放。”
