Från 1876 till 1878, den stora hungersnöden dödade mellan 30 och 60 miljoner människor runt om i världen. Torkan omslöt stora delar av planeten, orsakar matbrist hela vägen från Brasilien till Indien och Kina, och utplånar cirka tre procent av världens befolkning.

Klimatforskaren Deepti Singh från Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory minns att han läste om torkans förödelse och undrar, "Vad kan orsaka något sådant? Och hur stor är sannolikheten att det kan hända igen under de kommande decennierna?"

Hon och hennes kollegor kvantifierar omfattningen och allvaret av den globala torkan, och försöker ta reda på vad som gjorde det så allvarligt. Hon presenterade forskningen på fredagen vid mötet med American Geophysical Union i New Orleans, Louisiana.

Den stora hungersnöden var "utan tvekan den värsta miljökatastrofen som någonsin drabbat mänskligheten, " konstaterar teamet i ett kommande dokument. Det "hjälpte till att skapa de globala ojämlikheterna som senare skulle karakteriseras som 'första' och 'tredje världar'." Att förstå torkans drivkrafter är viktigt, säger Singh, eftersom de kunde slå igen när som helst – kanske värre än någonsin, eftersom varmare temperaturer gör torkan mer intensiv.

Forskare har länge misstänkt att El Niño delvis var skyldig till den globala svälten. Drivs av temperaturer i det ekvatoriala Stilla havet, El Niño är ett klimatmönster som ofta kommer med varma och torra förhållanden i Indien, Australien, och Sydamerika. I deras tidning (som ännu inte har publicerats), Singh och hennes kollegor ger några av de första kvantitativa bevisen för att denna miljökatastrof troligen drevs av den starkaste El Niño som mänskliga instrument någonsin har mätt. Andra rekordstora förhållanden kan också ha varit på spel, de hittar.

Ett globalt problem

För att ta reda på exakt var, när, och hur länge torkan pågick, såväl som deras svårighetsgrad, forskarna vände sig till trädringbaserade torkatlaser. Trädringar blir tjockare under våta år, så gamla träd kan ge en historia av tidigare klimatförhållanden. Edward Cook, medförfattare och chef för Columbia's Tree Ring Lab, utvecklat tre av de atlaser som används i tidningen. Regnmätare data, varav en del går tillbaka 175 år, angav också hur ont om vatten var vid tiden för torkan.

Teamets resultat tyder på att torkan 1876-78 sträckte sig långt utanför Brasilien, Indien, och Kina, även om det var där hungersnöden slog till som hårdast. Sökningen hittade bevis för torra förhållanden i Egypten, Marocko, Australien och även sydvästra och östra Nordamerika. Trädringar antydde att Asiens torka var den värsta på 800 år eller mer.

Förspel till katastrof

För att ta reda på vad som gjorde förhållandena så svåra, forskarna tittade på havsytans temperaturdata som samlats in av sjömän så långt tillbaka som till 1870-talet.

Havsytans temperaturer bekräftade att det verkligen fanns en intensiv El Niño som höll i sig under större delen av två år av den stora svälten (1877-78). Men den extrema El Niño kan ha grundats av kallare vatten i centrala tropiska Stilla havet från 1870 till 1876. Denna långvariga period av svalka – den längsta någonsin – kan ha lett till en enorm uppbyggnad av varmt vatten i västra tropiska Stilla havet. Detta slutade i en stark La Niña-händelse 1875-76. La Niña startade torra förhållanden i Indien, Mexiko och sydvästra USA, släpptes sedan ut i en stark El Niño, vilket förde med sig mer torrhet över en stor del av världen.

"Det är som en pendel, " förklarar Singh. "Om du fortsätter att trycka den i en riktning, längre och längre från centrum, och släpp den sedan, det kommer att gå till det extrema åt andra hållet."

Oceanic Medbrottslingar

El Niño arbetade inte ensam med att skapa den stora svälten. Singh och hennes kollegor hittade bevis på exceptionella förhållanden även i Atlanten och Indiska oceanen.

År 1877, Indiska oceanen upplevde exceptionellt varma temperaturer, särskilt i dess västra del, genererar en dipol i havsytans temperaturer. Dessa kontrasterande förhållanden i Indiska oceanen kan ofta leda till torra förhållanden i Australien och Sydafrika. Men 1877 den termiska kontrasten mellan de två halvorna var den starkaste som någonsin registrerats före eller senare, vilket troligen hjälpte El Niño att skapa svår torka i dessa regioner.

1877 och 1878, norra Atlanten var det varmaste någonsin, enligt uppgifter som går tillbaka till 1850-talet. Detta kan ha drivit fuktbärande atmosfäriska vindar norrut, bort från det brasilianska Nordeste, som förlorade två miljoner liv under svälten som följde.

Forskare är oense om huruvida El Niño kunde ha utlöst dessa effekter i Atlanten och Indiska oceanen. Kanske var det bara otur att extrema förhållanden inträffade i alla tre haven samtidigt. Men haven är alla sammankopplade, och Singh och hennes kollegor misstänker att El Niño satte igång kaskaden av effekter.

"Det är svårt att tro att allt detta var en slump, " säger Singh.

Ser mot framtiden

Allt som allt, teamet drar slutsatsen att en mängd rekordsättande förhållanden – en intensiv och långvarig El Niño, sannolikt förberedd av ett kallt Stillahav, och förvärras av en varm Atlant och starka termiska kontraster i Indiska oceanen – kombinerat till den perfekta stormen som var den stora svälten. Och det kan hända igen.

Eftersom förhållandena som kokade upp den stora hungersnöden uppstod från naturliga klimatvariationer, det finns inget som hindrar att en global torka återkommer. Om dessa förutsättningar skulle uppstå igen, de kan återigen sätta den globala livsmedelsförsörjningen i fara.

Faktiskt, det kan bli värre nästa gång. När den globala termostaten stiger, de varmare temperaturerna kan göra framtida torka mer allvarliga, säger Singh.

Nästa, hon och hennes kollegor hoppas få reda på hur ofta sådana här händelser kan hända i framtiden, hur allvarliga de kan vara, och vilka länder som skulle drabbas värst. Att förstå vad som orsakade den globala torkan kan hjälpa till att förutsäga och förbereda sig för nästa, i hopp om att det inte kommer att utlösa ännu en global svält.

Studien är för närvarande under förberedelse för inlämning till en peer-reviewed tidskrift.

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.