研究：北半球溫度上升將帶來嚴重熱帶乾旱

2,300-year climate record suggests severe tropical droughts as northern temperatures rise
http://www.physorg.com/news/2011-05-year-climate-severe-tropical-droughts.html

May 11, 2011

Pittsburgh 大學研究者從一座安地斯山脈湖泊所復原的、長達 2,300 年的氣候紀錄揭露，當北半球的溫度上升時，地球人口稠密的熱帶區域，將非常有可能經歷嚴重水資源匱乏，因為十分關鍵的夏季雨季將變得更乾燥。這個 Pitt 團隊發現南美洲赤道區域的降雨量比過去千年任一時刻都來的少。

研究者在 PNAS 中報告，來自祕魯 Laguna Pumacocha 這座湖，將近六英尺長的沈積物岩蕊，包含迄今尚未揭露、最詳盡之熱帶氣候波動的地球化學紀錄。岩蕊顯示出明確的南美洲夏季雨季乾、溼相，而且與周遭地區降雨量變化的地質學資料相符。

將這些來源相配對後，沈積物紀錄描繪出，在南美洲夏季雨季期間的降雨量從 1900 年起急劇下滑 -- 展現出約從公元前 300 年來降雨量的最大轉變 -- 而北半球則經歷較溫暖的氣溫。

研究共同作者 Mark Abbott（Pitt 藝術與科學學院一位地質學與行星科學教授，他亦共同設計這項計畫）表示，他與同僚並未預期他們所觀察到的、降雨量在 20 世紀內迅速減少。Abbott 與第一作者暨 Pitt 畢業生 Broxton Bird，研究共同設計者 Don Rodbell 以及位於紐約 Schenectady，Union College 的一位地質學教授、Pitt 畢業生 Nathan Stansell、Pitt 地質學與行星科學教授 Mike Rosenmeier 以及 Mathias Vuille，一位紐約州立大學 Albany 分校，大氣與環境科學教授一同工作。Bird 與 Stansell 在 2009 從 Pitt 獲得他們的地質學博士學位。

"這個模型指出，熱帶區域已乾燥到一種我們未曾預期過的程度，" Abbott 說。"如果對於熱帶地區的水供給如此重要的雨季，持續以這種步調減少，那將對地球上一大片的水資源帶來破壞性的影響。"

從公元前 300 年到公元 900 年間，沈積岩蕊顯示規律的降雨量波動，大約在公元 550 年間有明顯龐大的降雨量。然而，從公元 900 年起，連續三個世紀出現嚴重乾旱，最乾旱的時期落在 1000 年與 1040 年間。這段期間與著名的美洲原住民區域性滅亡相一致，Abbott 解釋，包括棲息在現今玻利維亞、智利與祕魯的 Tiwanaku 文明以及 Wari 文明。

在 1300 年後，雨季逐漸使南美熱帶地區濕透。在過去 2,300 年來最溼的時期大約在 1500 年到 1750 年間，正好在所謂的小冰河期（Little Ice Age）期間，這段期間全球氣溫較冷。大約在 1820 年間，短暫地一陣乾旱週期悄然出現，不過在 1900 年雨量再度減少前，那很快地轉變為濕相。當 2007 年七月，這根沈積岩蕊被採集時，乾燥狀態已急劇地逐步增加到公元 1000 年以來前所未見的高點。

為了從沈積物岩蕊創造出一段氣候紀錄，該團隊分析湖床泥的每一個年層（annual layer）之氧同位素 delta-O-18 的比率。這個比率與降雨呈現出負相關：在較溼的季節期間，delta-O-18 的濃度低，當雨季降雨少時則變高。該團隊發現，湖岩蕊所指出的降雨歷史與在祕魯低地的 Cascayunga 洞穴以及在安地斯山高處的 Quelccaya 冰帽所建立的 delta-O-18 分析相符。Pumacocha 湖的岩蕊在 980 年與 2006 年間，與這些來源的氣候學敘述相符，但提供更詳盡的細節，Abbott 說。

該團隊接著藉由將他們的岩蕊與間熱帶輻合區（Intertropical Convergence Zone，ITCZ，即赤道無風帶，一條接近赤道的溫和雷雨帶，來自南北半球的風在此相會）的變動相比較，在降雨與北半球氣溫之間建立起一種連結。Abbott 等人下結論表示，像目前所紀錄到的、溫暖的北半球氣溫會誘使 ITCZ -- 雨季主要來源 -- 北移且終將減少熱帶地區所以賴的的降雨。

根據這篇 PNAS 報告，ITCZ 的歷史面貌已透過海洋沈積物的鈦濃度測量獲得評斷。在 900 年到 1100 年間，委內瑞拉北方的 Cariaco 海盆裡，鈦的高濃度證明，當 ITCZ 在較上面的地方徘徊時，南美洲的雨季正面臨它最乾旱的時候。在另一方面，當 Pumacocha 最潮溼的時候 -- 在 1400 年到 1820年間，那恰逢小冰河期 -- 與 ITCZ 棲身在離赤道較遠的南方相關，那時北半球溫度變冷。

※ 相關報導：

＊ A 2,300-year-long annually resolved record of the South American summer monsoon from the Peruvian Andes
http://www.pnas.org/content/early/2011/05/02/1003719108.abstract

Broxton W. Bird, Mark B. Abbott, Mathias Vuille,
Donald T. Rodbell, Nathan D. Stansell, and
Michael F. Rosenmeier
PNAS, Published online before print May 9, 2011,
doi: 10.1073/pnas.1003719108

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