Trots förödande effekter av torka på mänskliga och naturliga system, orsakerna till att långsiktig regional torkning inträffar förblir dåligt förstått.

Forskning som leds av Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskare har identifierat två signaturer eller "fingeravtryck" som förklarar varför torra förhållanden sprider sig över hela världen, och varför västra USA har tenderat mot torka sedan 1980 -talet medan afrikanska Sahel har återhämtat sig från sin långvariga torka. Forskningen visas i den 6 juli upplagan av Naturens klimatförändringar .

Teamet av amerikanska och kanadensiska forskare fann att sedan 1950 har människogenererade växthusgaser och partikelformig atmosfärisk förorening har påverkat globala temperaturförändringar, nederbörd och torrhet på två olika sätt, var och en ger olika fingeravtrycksmönster.

Det grundläggande målet med fingeravtryck är att skilja de relativa rollerna mellan naturliga och mänskliga influenser på det globala klimatet. Även om det har hjälpt till att identifiera ett märkbart mänskligt inflytande i observationsregister över temperatur, vattenånga, regn och snöpack, detta tillvägagångssätt baserat på fingeravtryck har inte använts särskilt ofta i torrhetsforskning.

Med hjälp av en ny fingeravtrycksanalys med fokus på ledfluktuationer i temperatur, nederbörd och torrhet i simuleringar och observationer av klimatmodeller, teamet identifierade två storskaliga mekanismer som har drivit global förändring av torrhet.

"Klimatet vi upplever påverkas av många faktorer, "sa LLNL -klimatforskaren Celine Bonfils, huvudförfattare till tidningen. "I naturen, atmosfären är mycket bullrig men den reagerar också på yttre faktorer som verkar i olika takt och platser, lite som hur olika musikinstrument bidrar till en låt, var och en med sina egna tonala signaturer, rytmer och placeringar i låten. "

Dessa yttre faktorer inkluderar den välkända 11-åriga fluktuationen i solens energi; den episodiska trumman av vulkanutbrott som skuggar jorden från solen i ett till tre år; den medföljande kören av partikelformiga aerosoler som släpps ut från Europa, Nordamerika, Kina och Indien som skuggar jorden och ändrar dess molnegenskaper; och den rungande crescendo av den gradvisa ackumuleringen av växthusgaser. Eftersom var och en av dessa yttre faktorer har en karakteristisk klang, som för alla musikinstrument, detta team av forskare har kunnat upptäcka sina distinkta individuella resonanser i klimatobservationer.

I den här studien, laget fann två stora påtvingade förändringar i klimatsystemet som härrör från "bakgrundsbruset" som produceras av slumpmässiga interna klimatprocesser. "Det är lite som att fånga två olika låtar som spelas samtidigt från en bullrig bakgrund, Sa Bonfils.

En sång är högre och tydligare:Det dominerande fingeravtrycket kännetecknas av global uppvärmning, intensifierade våt-torra nederbördsmönster, och progressiv storskalig kontinental torrhet-allt till stor del drivs av en långsamt växande ökning av växthusgasutsläpp.

Det andra och mer subtila fingeravtrycket fångar en temperaturkontrast mellan norra och södra halvklotet, styrs av det kylande inflytandet av partikelföroreningar som släpptes ut från Europa och Nordamerika fram till 1980 -talet. Denna temperaturkontrast flyttade det tropiska regnbältet söderut, bort från det svalare norra halvklotet, orsakar mer nederbörd i västra USA och mindre över Sahel och Indien. Efter att föroreningsregler infördes genom att följa ren luftlagen, det tropiska regnbältet flyttade tillbaka norrut, vilket ger mindre nederbörd till västra USA och mer till Sahel.

"De viktigaste instrumenten för denna sammanflätade mashup är den stadiga ökningen av växthusgaser, den temporala utvecklingen av partikelföroreningar och den episodiska förekomsten av vulkanutbrott, som alla bidrog på enastående sätt, Sa Bonfils.

"Att förstå hur växthusgasinducerad utbredd torrhet kommer att moduleras regionalt av framtida sulfat-aerosolutsläpp är ett väsentligt krav för att göra tillförlitliga förutsägelser om 2000-talets hydroklimatförändringar, "sa John Fyfe, en medförfattare från Canadian Center for Climate Modeling and Analysis. "Dessa förutsägelser hjälper till att informera kritiska beslut om vatten, livsmedels- och energisäkerhet - inte bara för USA och Kanada, men också för andra regioner runt om i världen. "