Västra USA har upplevt så intensiva torka under det senaste decenniet att tekniska beskrivningar blir otillräckliga. På många ställen, förhållandena rasar förbi "allvarliga, " genom "extrem, " hela vägen till "exceptionell torka."

Four Corners-torkan 2018 – centrerad på korsningen mellan Arizona, Utah, Colorado och New Mexico – sätter regionen djupt i minus. En onormalt varm vår och sommar indikerade att klimatförändringarna helt klart var på väg, men det var ungefär så mycket som de flesta kunde säga om situationen vid den tiden.

Klimatforskare från UC Santa Barbaras geografiavdelning har nu destillerat hur stark effekt den mänskliga uppvärmningen hade på den händelsen. Deras resultat visas i Bulletin från American Meteorological Society s årliga nummer tillägnad att förklara extrema väderhändelser under föregående år. Teamet fann att 60 till 80 % av regionens ökade potential för avdunstning härrörde enbart från mänsklig uppvärmning, vilket orsakade ytterligare uppvärmning med 2 grader Celsius.

"Jag blev verkligen förvånad över hur stor effekt vi hittade med bara en 2-graders uppvärmning, sa Chris Funk, chef för universitetets Climate Hazards Center, en forskare från U.S. Geological Survey och en av studiens medförfattare.

"Resultaten var mycket mer uttalade än vi hade förväntat oss, " lade huvudförfattaren Emily Williams till, en doktorand vid Geografiska institutionen. Hennes arbete fokuserar på end-to-end-attribution, som avgör exakt hur mycket en specifik naturhändelse förvärrades av klimatförändringar, och kopplar sedan dessa förändringar till både källorna till växthusgaser och effekterna av uppvärmningen på människor och ekosystem. Det är en utmanande uppgift som kräver sofistikerade klimatmodeller, omfattande databaser och utveckling av spännande ny vetenskap.

Williams ville avgöra i vilken utsträckning Four Corners-torkan förvärrades av klimatförändringarna. För att göra uppgiften mer hanterbar, hon begränsade omfattningen av sin undersökning till stigande temperaturer. Williams körde två simuleringar på ledande klimatmodeller; de första beräknade temperaturerna under klimatregimen före den industriella revolutionen, medan den andra gjorde det under ström, mänskligt framkallade klimatförändringar. Att subtrahera medelvärdena från de två simuleringarna gav henne en temperaturskillnad som hon kunde tillskriva uppvärmning orsakad av människor.

"Vi fann att i stort sett allt som gjorde detta till det varmaste året någonsin i den regionen berodde på klimatförändringar, " Hon sa.

Med den kunskapen, Williams gav sig sedan ut för att fastställa hur högre temperaturer påverkade torrheten. För detta, hon tittade på den lokala hydrologin – främst snöpackning och ytavrinning – och agropastorala förhållanden – omständigheter relaterade till odling av grödor och uppfödning av boskap. Hon använde vegetationens grönska för att bedöma de agropastorala förhållandena i regionen.

Varmare luft kan hålla mer fukt än kall luft. Så, när temperaturen stiger, luften blir törstigare, Williams förklarade. Och törstigare luft kan suga upp mer fukt ur marken.

Skillnaden mellan mängden vatten som luften kan absorbera och mängden marken kan ge är vad forskarna kallar ångtrycksunderskottet. När marken kan tillföra mer än vad luften kan hålla – som när lufttemperaturen sjunker till en låg nivå före gryningen – får du kondens, som tidig morgondagg. Å andra sidan, när luften är törstigare än den mängd vatten som marken kan ge, den drar fukt från jorden och torkar ut den. Varmare luft över torra jordar blir törstigare, leder till snabbare brunfärgning av åkrar och foder.

Forskarna använde en statistisk modell för att relatera grön vegetation till ångtrycksunderskottet. Intuitivt, varmare temperaturer orsakar torrare förhållanden, som gör växtligheten brun. Och att det gjorde det. Resultaten indikerade att landskapet skulle ha varit cirka 20 % grönare det året i frånvaro av klimatförändringar. Denna brunare vegetation översattes till dåliga skördar och foder av låg kvalitet; effekter förknippade med mer än 3 miljarder dollar i ekonomiska förluster, och störningar i liv och försörjning för hundratusentals indianer som bosatte sig i reservat i området.

Teamet tittade också på hur mycket regionens snöpackning påverkades av de högre temperaturerna. Ett robust snöpaket säkerställer tillgång till vatten sent in på sommaren eftersom det långsamt smälter bort. Högre temperaturer påverkar snöpackning på två sätt:De gör att mer nederbörd faller som regn snarare än snö, och de gör att snön smälter snabbare och tidigare på året, förklarade Shraddhanand Shukla, en biträdande forskare vid geografiavdelningen och en annan av tidningens medförfattare.

Forskarna simulerade snöförhållandena i regionen med och utan klimatförändringar samtidigt som den totala nederbörden hölls konstant. De fann att snöpackningen i mars skulle ha varit 20 % större i frånvaro av klimatförändringar, även om detta var det lägsta nederbördsåret som registrerats för området. De förväntar sig att effekten skulle ha varit ännu mer uttalad under ett blötare år.

Dessa fynd är en konservativ uppskattning av klimatförändringens inverkan på torkan, enligt Williams. För en, studien tog bara hänsyn till den påverkan som människans inducerade uppvärmning hade på temperaturerna. Klimatförändringarna kan också ha påverkat regionens låga nederbörd.

Vad mer, det finns starka återkopplingscykler mellan atmosfären och landet, som studien utelämnade. När luften suger upp all tillgänglig fukt i jorden, evaporativ kan inte längre kyla marken. Resultatet är en dramatisk marktemperatur, vilket förvärrar situationen.

Dock, genom att hålla metoden enkel, teamet gjorde uppgiften mer hanterbar, insikterna mer begripliga och tekniken mer överförbar. De planerar att tillämpa metoden på mer typiska år i Four Corners-regionen, såväl som till regioner i östra Afrika som upplever liknande nöd.

Forskarna betonade vikten av att förstå dessa system. "Detta är inte förväntad klimatförändring, det är aktuellt, sa Williams.

"Det finns saker som helt säkert kommer att hända på grund av klimatförändringarna, " sa Funk. "Och en sak som är helt säker är att mättnadsångtrycket kommer att gå upp."

"Och detta ökar faktiskt intensiteten av både torka och översvämningar, " han lade till.

När en region som Four Corners upplever en torka, en varmare, törstigare atmosfär kan transportera bort begränsad markfukt snabbare. Å andra sidan, när ett fuktigt område, som Houston, upplever en extrem nederbördshändelse, den varma, våta vindar som matar den kan hålla mer vatten, potentiellt orsaka katastrofala översvämningar.

"I det ögonblick som alla i världen förstår detta är det ögonblick då vi förmodligen kommer att börja göra något åt ​​klimatförändringarna, " sa Funk.