En region som rymmer en av de största koncentrationerna av människor på jorden kan pressa mot gränserna för beboelse vid senare delen av detta århundrade, visar en ny studie.

Forskning har visat att bortom en viss tröskel för temperatur och luftfuktighet, en person kan inte överleva oskyddad i det fria under längre perioder - som, till exempel, bönderna måste göra. Nu, en ny MIT-studie visar att om inte drastiska åtgärder vidtas för att begränsa klimatförändrande utsläpp, Kinas mest befolkade och jordbruksviktiga region kan uppleva sådana dödliga förhållanden upprepade gånger, drabbas av de mest skadliga värmeeffekterna, åtminstone vad gäller människoliv, på vilken plats som helst på planeten.

Studien visar att risken för dödliga värmeböljor ökar avsevärt på grund av intensiv bevattning i denna relativt torra men mycket bördiga region, känd som Nordkinesiska slätten - en region vars roll i det landet är jämförbar med den i Mellanvästern i USA Att ökad sårbarhet för värme uppstår eftersom bevattningen utsätter mer vatten för avdunstning, vilket leder till högre luftfuktighet i luften än vad som annars skulle föreligga och förvärrar temperaturens fysiologiska påfrestningar.

De nya fynden, av Elfatih Eltahir på MIT och Suchul Kang vid Singapore-MIT Alliance for Research and Technology, rapporteras i tidningen Naturkommunikation . Studien är den tredje i en uppsättning; de två föregående beräknade ökningarna av dödliga värmeböljor i Persiska viken och i Sydasien. Medan de tidigare studierna fann allvarliga hotande risker, de nya fynden visar att North China Plain, eller NCP, står inför de största riskerna för människoliv från stigande temperaturer, på vilken plats som helst på jorden.

"Svaret är betydligt större än motsvarande svar i de andra två regionerna, "Säger Eltahir. De tre regioner som forskarna studerade valdes eftersom tidigare uppgifter indikerar att kombinerade temperatur- och luftfuktighetsnivåer nådde större ytterligheter där än på andra landmassor. Även om vissa riskfaktorer är tydliga-lågt liggande dalar och närhet till varmt hav eller oceaner - "vi har ingen allmän kvantitativ teori genom vilken vi kunde ha förutsagt" platsen för dessa globala hotspots, han förklarar. När man tittar empiriskt på tidigare klimatdata, "Asien är det som sticker ut, " han säger.

Även om Persiska viken studien fann några ännu större temperatur extremer, de var begränsade till området över själva golfen, inte över landet. När det gäller North China Plain, "Det är här människor bor, "Säger Eltahir.

Nyckelindex för att bestämma överlevnad i varmt väder, Eltahir förklarar, innebär kombinationen av värme och luftfuktighet, som bestäms av en mätning som kallas temperaturen för våtlampor. Det mäts genom att bokstavligen linda en våt trasa runt glödlampan (eller sensorn) på en termometer, så att avdunstning av vattnet kan kyla glödlampan. Vid 100 procent luftfuktighet, utan avdunstning möjlig, våtlampans temperatur är lika med den verkliga temperaturen.

Denna mätning återspeglar effekten av extrema temperaturer på en person i det fria, vilket beror på kroppens förmåga att kasta värme genom avdunstning av svett från huden. Vid en våtlampa temperatur på 35 grader Celsius (95 F), en frisk person kanske inte kan överleva utomhus på mer än sex timmar, Forskning har visat. Den nya studien visar att under affärsmässiga scenarier för utsläpp av växthusgaser, att tröskeln kommer att uppnås flera gånger i NCP -regionen mellan 2070 och 2100.

"Denna plats kommer bara att bli den hetaste platsen för dödliga värmeböljor i framtiden, särskilt under klimatförändringar, "Säger Eltahir. Och tecken på den framtiden har redan börjat:Det har skett en betydande ökning av extrema värmeböljor i NCP redan under de senaste 50 åren, studien visar. Uppvärmningen i denna region under den perioden har varit nästan det dubbla av det globala genomsnittet - 0,24 grader Celsius per decennium mot 0,13. Under 2013, extrema värmeböljor i regionen varade i upp till 50 dagar, och maximala temperaturer toppade 38 C på platser. Stora värmeböljor inträffade 2006 och 2013, breaking records. Shanghai, East China's largest city, broke a 141-year temperature record in 2013, and dozens died.

To arrive at their projections, Eltahir and Kang ran detailed climate model simulations of the NCP area—which covers about 4, 000 square kilometers—for the past 30 years. They then selected only the models that did the best job of matching the actual observed conditions of the past period, and used those models to project the future climate over 30 years at the end of this century. They used two different future scenarios:business as usual, with no new efforts to reduce emissions; and moderate reductions in emissions, using standard scenarios developed by the Intergovernmental Panel on Climate Change. Each version was run two different ways:one including the effects of irrigation, and one with no irrigation.

One of the surprising findings was the significant contribution by irrigation to the problem—on average, adding about a half-degree Celsius to the overall warming in the region that would occur otherwise. Det är för att, even though extra moisture in the air produces some local cooling effect at ground level, this is more than offset by the added physiological stress imposed by the higher humidity, and by the fact that extra water vapor—itself a powerful greenhouse gas—contributes to an overall warming of the air mass.

"Irrigation exacerbates the impact of climate change, " Eltahir says. In fact, the researchers report, the combined effect, as projected by the models, is a bit greater the sum of the individual impacts of irrigation or climate change alone, for reasons that will require further research.

The bottom line, as the researchers write in the paper, is the importance of reducing greenhouse gas emissions in order to reduce the likelihood of such extreme conditions. They conclude, "China is currently the largest contributor to the emissions of greenhouse gases, with potentially serious implications to its own population:Continuation of the current pattern of global emissions may limit habitability of the most populous region of the most populous country on Earth."