作者:Jessica E. Tierney 来源:《自然》 发布时间:2013-4-25 14:43:44
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气候模型无法准确预测美国旱灾
难以复制厄尔尼诺与拉尼娜现象是症结所在

 
预测严重干旱何时会袭击美国西南部是一件充满挑战的事情。
 
图片来源:Scott Olson/Getty Images
 
“如果有充足水源的话,这会是一个富饶的地方。”一位定居者在观察美国得州西部贫瘠的土地时感慨。 “但这里是地狱。”一位绝望的农民抱怨道。
 
流传已久的田纳西笑话可能源于20世纪50年代,这个州曾创下有记录以来最长时间的干旱纪录。去年,雨水再次远离了这个地区,科学家预计按照这样的气候变化进程,整个北美洲的西南部将越来越干旱。
 
对未来“大旱”的可靠预测对农民和水利管理者而言将是一种福音。但是在奥地利维也纳举行的欧洲地球科学联合会年度大会上发表的一份报告显示,这样的预测仍然超出了现有气候模型的能力范围。
 
来自美国纽约哥伦比亚大学位于帕利塞的Lamont-Doherty地球观测点的Sloan Coats和他的同事,测试了一个最先进的气候模型是否能够模拟在过去1000年中发生在美国西南部的旱灾。这一模型结合了影响气温和降雨的真实因素,例如大气中二氧化碳水平,太阳辐射的变化,以及来自火山爆发的尘埃。
 
模型也将厄尔尼诺现象/南方涛动(ENSO)—— 一个在热带太平洋地区反复出现的反常温度,能够影响到美国西部和世界许多地方的天气——包含在内。(在暖位相,厄尔尼诺经常带来暴雨和洪灾;在冷位相,拉尼娜倾向于引起旱灾。)研究小组随后将模拟结果与来自《北美干旱地图集》的数据进行了对比,后者是基于树木年轮的厚度对干旱情况进行的详细汇编。
 
结果令人感到疑惑。虽然模拟结果产生了许多持续时间长达几十年的大旱灾,但它们与已知大旱灾的发生时间并不吻合。事实上,与变量值是不切实际的恒定值的对照模拟结果相比,当模型被输入了影响降雨的变量的真实值后,干旱的发生时间便不再一致。“模型似乎缺少某些导致大旱灾发生的动力作用。”研究的参与者Jason Smerdon说,他是Lamont-Doherty研究历史气候模式的一名研究员。
 
他说,研究小组测试的其他气候模型的进展情况也不理想。特别是,这一模型未能复制中世纪气候异常期——公元900年至1200年,当时的全球气温与现在一样高——发生在美国西南部的一系列长达数十年的旱灾。
 
问题可能在于模型不能复制ENSO的厄尔尼诺和拉尼娜阶段之间的循环,特别是考虑到许多科学家认为拉尼娜是导致美国西南部干旱的主要动因。马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的气候学家Jessica Tierney说:“与气候模型相比,ENSO在现实世界中表现得更加混乱。”她曾对ENSO在东部非洲降雨变化中所起的作用进行过研究。“我们不确定在过去它是如何变化的,同时我们也不知道面对气候变化它会作出怎样的反应。这确实是我们面临的一个很大的不确定性因素。”
 
除了没能复制厄尔尼诺和拉尼娜现象,现存的模型确实不能完全捕捉影响降雨的其他因素,例如云和植被。但是Smerdon补充说,抑制降雨和有利于延长干旱的大气及海洋动力学因素从本质上是随机的,并因此几乎是不可预测的。
 
上周的发现凸显了随着全球气候变暖,预测降水模式将如何变化所面临的更加广泛的挑战。模型在区域变化的特定方向上常常是不一致的。例如,无论2050年的平均降水量是升高还是降低,科罗拉多州水土保持委员会所作的预测与这一模型都不同。
 
然而科学家说,不确定性因素不会改变总体状况。“气候模型是不完美的,但是它们在大的预测上是准确的。”Tierney说,“我们可以很确信地说,西南地区将会变暖同时降水将会更缺乏。”(来源:中国科学报 杨济华)
 
 
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