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特大干旱预计将在美国持续数十年

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特大干旱预计将在美国持续数十年

特大干旱预计将在美国持续数十年

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本报讯 一项研究显示,在接下来的50~100年里,特大干旱将开始袭击美国西南和中部地区,而干旱的主要起因是全球变暖。

关注淡水:通过预测旱灾和洪水,跟踪藻类的爆发,美国国家航空航天局对全球淡水的研究发现及观点帮助人们更好地管理水资源。

“干旱对于农业的影响将是巨大的。”作出上述预测的研究人员表示,随着农民和大型居住区就愈加稀缺的水资源展开争夺,“争水大战”也将一触即发。

版权:NASA /Katy Mersmann

“这些特大干旱将持续20年、30年甚至40年。”来自美国宇航局戈达德太空研究所的Benjamin Cook主导了该项研究。他和同事基于在全国收集的树木年轮样本,分析了过去2000年间美国的干旱情况之后,给出了上述预测。“如果年轮比较宽,说明当时是湿润的气候;年龄较窄,说明当时气候干旱。”Cook解释说。

NASA的卫星是研究和说明水的重要工具,因为水分不断地循环,从水蒸气到通过降雨和降雪的形式落在土壤里,再到地面和地面以下。由于温室气体导致地球大气变暖,卫星数据记录也越来越长、越来越详细,科学家们正在研究气候变化是如何影响水资源分布的。

研究团队利用这种方式评估了未来100年内干旱的发生概率及其可能的强度。他们的工作考虑了17种不同的气候预测模型,并且比较了两种全球变暖情景——基准情景和一种将采取适度措施控制温室气体排放的情景。

研究发现,各种趋势正在开始出现,特别是洪水和旱灾的频率和严重程度将出现极端情况。这些趋势影响着从当地天气到农作物生长地的方方面面,其后果将在当前和未来几个世纪波及整个社会。

为预测未来干旱的强度,该团队还估算了土壤水分含量,并采用了帕尔默干旱强度指数。PDSI得分为零意味着土壤水分处于理想均衡状态。得分为正表示有洪水或水涝发生,而得分为负说明有干旱发生。

当考虑到地球上水资源分布的变化时,不仅要知道哪里下雨或者不下雨,还要知道雨量多少,以及大雨和小雨下得多频繁。降雨量会影响土壤的饱和度,以及溪流和河流的水位,从而改变它们在另一场风暴中容纳更多雨水的能力。缺少雨水会对植被和补充水源造成压力,而当降雨频率增加时,这些水源在下一个干旱期之前很难得到恢复。

分析显示,2100年之前情况将变得比想象的严重很多,即使采取了适当措施减少排放。在17种气候预测模型中,很多对于美国中部平原和西南地区预测的PDSI得分骤然下降至-3,尤其是西南地区更加严重。对于土壤水分的预测得分也同样下降得很厉害。

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《中国科学报》 (2015-02-16 第2版 国际)

随着更多的强降雨事件,各社区出现小型洪水的可能性将增加。

版权:NASA

NASA的卫星数据和地面测量数据支持对水资源分布长期变化的研究。其中之一是美国国家气候评估(U.S. National Climate Assessment),该报告研究气候变化及其对美国各区域产生的潜在影响。

例如,在这些变化中,美国各地观测到的特大降水事件有所增加。从1958年到2016年,美国东北部各州的暴雨事件增加了55%,中西部各州增加了42%,东南部各州增加了27%。西部各州的暴雨事件也有小幅增加,摧毁了当地集水区吸收过量降水的能力。

水文学家克里斯塔•彼得斯-利达德(Christa Peters-Lidard)是位于马里兰州绿带的NASA戈达德太空飞行中心的地球物理学家,同时也是水文和生物圈部门副主任。Peters-Lidard表示:“当你考虑改变降水分布的时候,你就会开始想,如果降雨量增加,就意味着洪水泛滥。如果将有更多的暴雨事件发生,很大可能会发生在没有洪水防御设计的地区,这意味着我们需要考虑如何将我们的基础设施设计得更有能力适应更多暴雨事件,并对我们设计一些桥梁和排水系统的方式进行反思。”

Peters-Lidard对不断变化的暴雨模式对在不同条件下建立的社区所造成的实际影响并不陌生。在过去的五年里,她的家乡马里兰州埃利科特市(Ellicott City)经历了两场千年一遇的大洪水,摧毁了许多企业和房屋。她说:“这对社区造成了毁灭性的影响。”为了应对洪水和可能发生的更多小型洪水事件,她表示:“我们正在重新考虑主要街道,以及我们应该在哪里重建、不应该在哪里重建。”

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