Allvarliga torkar inträffade samtidigt i de regioner som levererar vatten till södra Kalifornien nästan sex gånger per århundrade i genomsnitt sedan 1500, enligt ny University of Arizona-ledd forskning.

Studien är den första som dokumenterar varaktigheten och frekvensen av samtidiga torka i södra Kaliforniens huvudsakliga vattenkällor - Sacramento River Basin, Upper Colorado River Basin och lokala södra Kalifornien bassänger.

Rapporten belyser vad en tidigare forskare kallade "perfekta torka" - när nederbörden eller strömflödet i alla tre vattenkällorna faller under medianen i två eller fler år. Den senaste perfekta torkan varade från 2012 till 2015.

Samtidiga torka som varar i flera år i alla tre vattenkällorna i södra Kalifornien utgör "den allvarligaste utmaningen för vattenhantering, " skriver författarna i Journal of American Water Resources Association .

Forskarna använde trädens årliga tillväxtringar för att rekonstruera klimathistorien för de tre vattenkällorna tillbaka till år 1126. För perioden 1906 till 2017, mängden årlig nederbörd och strömflöde registrerades av instrument.

"En sådan rekonstruktion av vattenförsörjningen för södra Kalifornien har inte gjorts tidigare, " sa första författaren Connie Woodhouse, professor vid Institutionen för geografi och utveckling.

California Department of Water Resources, eller CADWR, ville veta tidigare frekvens och varaktighet av svår torka i de stora källorna till södra Kaliforniens vattenförsörjning och finansierade studien.

Teamet fann att perfekta torka inte var ovanliga och var jämnt fördelade i tiden sedan omkring 1400, med ungefär fem till sex sådana torka per 100 år, Woodhouse sa. Mer allvarliga och mer långvariga torka inträffade under de varmare 1000- och 1100-talen.

"California Department of Water Resources har en lång historia som en vattenresursavdelning av att använda paleodata för att hjälpa sin förståelse av torka, " sa medförfattaren David Meko, en forskningsprofessor i dendrokronologi vid Laboratory of Tree-Ring Research.

Woodhouse och Mekos medförfattare är Erica Bigio, som var medlem i forskargruppen vid University of Arizona och nu är föreläsare vid University of Nevada, Reno.

Forskarna testade också om specifika oceaniska eller atmosfäriska cirkulationsmönster kunde kopplas till förekomsten av perfekta torka. Det enda mönstret de hittade var att perfekta torka sammanföll med högt tryck utanför nordvästra Stillahavskusten som driver stormspår norr om alla tre vattenkällorna.

Lagets tidning, "En lång vy av södra Kaliforniens vattenförsörjning:Perfekt torka återbesökt, " är planerad att publiceras XXXX DATUM i Journal of the American Water Resources Association.

Woodhouse och Meko har tidigare studerat torka i Sacramento River Basin och Colorado River Basin för CADWR med hjälp av trädringar för att rekonstruera strömflödesmönster tillbaka till 1000-talet eller tidigare. Byrån bad teamet att utöka tidigare studier för att inkludera vattenkällor i södra Kalifornien.

Varje årlig tillväxtring av ett träd återspeglar växtförhållandena, inklusive temperatur och nederbörd, under det året. Genom att ta antingen blyertstunna kärnor från levande träd eller tvärsnitt av döda träd, forskare sätter ihop mönstren av årsringar för att avslöja odlingsförhållanden som går tillbaka århundraden. Klimatinformationen i trädringar speglar också variationer i strömflöde, gör det möjligt att utveckla rekonstruktioner av tidigare flöden.

Grundvatten är en av vattenkällorna för södra Kalifornien. Det finns inte tillräckligt med historiska instrumentella registreringar av grundvattenrekord för att utveckla en rekonstruktion som går tillbaka århundraden, så laget använde nederbörd som en proxy för grundvatten.

För att fastställa tidigare nederbörd för södra Kalifornien som går tillbaka 890 år, Bigio ledde laget med att samla in ytterligare trädringsrekord från bergskedjor inklusive San Bernardino, San Gabriel och San Jacinto bergen.

Teamet kontrollerade också om perfekta torkar sammanföll med specifika atmosfäriska eller oceaniska förhållanden, vilket var ett nytt tillvägagångssätt, sa Meko.

"California Department of Water Resources ville ha denna långsiktiga information för att hjälpa till med planering, " sade han. "Den bredare frågan är vad som orsakar dessa samtidiga torka i dessa olika bassänger."

Forskarna fann att inget atmosfäriskt eller oceaniskt cirkulationsmönster, som El Niño, motsvarade svår torka i alla tre bassängerna.

Teamet fann att perfekt torka inträffade i södra Kalifornien när stormspåren flyttade norrut. Woodhouse sa att flera olika atmosfäriska cirkulationsmönster kan orsaka den förändringen.

Längre och allvarligare torka i alla tre bassängerna inträffade på 1000- och 1100-talen, en period då klimatet var varmare, Hon sa.

"Vi hade en perfekt torka på nio år och en perfekt torka på sju år - och de var ganska mycket västerom, sa Woodhouse.

Forskarna skriver avslutningsvis att, med tanke på de förväntade förändringarna i vattentillgången på grund av uppvärmningen, "perfekta torka som 2012-2015 kan bli allt vanligare, med potential för att ännu längre händelser inträffar."