Ett tropiskt regnbälte som ger kritiska sommarregn till miljarder människor riskerar att krympa på grund av framtida klimatuppvärmning, enligt ny forskning.

Den resulterande torkan kan leda till social oro och massinvandring från drabbade regioner, inklusive Centralamerika och Afrika söder om Sahara.

Denna skarpa varning kommer från ett internationellt team av forskare som tittade på tidigare nederbördsmönster inom den intertropiska konvergenszonen (ITCZ), ett kritiskt regnbälte som hittats nära ekvatorn.

Säsongsförskjutningar i ITCZ:s läge styr början och längden av den tropiska regnperioden, och i sin tur, jordbrukets växtsäsong.

Forskarna rekonstruerade 1, 600 års nederbörd med hjälp av en stalagmit som återhämtat sig från en grotta i Belize, Centralamerika, och jämförde detta med befintliga regndata från andra platser.

Forskningen leds av University of New Mexico (UNM), USA, med forskare från Northumbria University och Durham University i Storbritannien också en del av det internationella team som är involverat i projektet.

Forskarna visade att ITCZ ​​expanderar i ett svalare klimat och drar ihop sig eller krymper när temperaturen ökar.

Som ett resultat, områden i de norra tropikerna, som Centralamerika, kan uppleva torrare förhållanden, leder till missväxt och eventuell svält. Belize är för närvarande i ett tillstånd av torka, och forskningen tyder på att framtida uppvärmning kommer att öka sannolikheten och frekvensen av framtida torka.

Resultaten har publicerats i tidskriften Vetenskapliga framsteg .

Tidigare arbete föreslog två modeller för hur ITCZ ​​kan reagera på klimatförändringar:en, baserat på begränsad data, tyder på att regnbältet skulle flytta norrut under varmare perioder, och en andra, baserat på modellering, vilket tyder på att dessa områden skulle bli torrare när världen blir varmare.

Dessa nya rön stöder argumentet att regnbältet drar ihop sig som svar på uppvärmningen, bekräftar den andra modellen, vilket kan innebära torrare förhållanden för länder som finns i utkanten av ITCZ ​​över hela världen när den globala temperaturen stiger.

Dr Sebastian Breitenbach, vid Northumbria Universitys institution för geografi och miljövetenskap, har forskat på detta område under det senaste decenniet. Som paleoklimatolog använder han karbonatkemi och stabil isotopgeokemi som verktyg för att rekonstruera tidigare miljö- och klimatförhållanden.

Han är medförfattare till denna senaste studie och har varit med och samlat in och analyserat prover från Belize, tillsammans med medförfattaren professor James Baldini, vid institutionen för geovetenskaper, Durham University.

Professor Baldini sa:"Detta anmärkningsvärda nya rekord, inrymt i en stalagmit, ger oss månatliga nederbördsdata när vi ser tillbaka nästan 2, 000 år.

"Tidigare uppgifter som saknade denna precision ledde till antagandet att det centralamerikanska klimatet i grunden var som dagens klimat under de senaste 2, 000 år. Detta nya rekord visar att det helt enkelt inte var fallet, och att sommarregnen inte sträckte sig så långt norrut som de gör nu under långa intervaller av de senaste två årtusendena.

"Våra slutsatser har stora konsekvenser för framtiden. Vi vet nu att en blöt säsong bara har präglat regionen under de senaste 500 åren eller så. Dessutom har Tyvärr tyder våra resultat på att denna fas av rikligt sommarregn kan vara på väg att ta slut.

"Detta är ett häpnadsväckande oroande resultat, och det är troligt att stora befolkningar i tropikerna kommer att drabbas av torka i framtiden. "

Huvudförfattare professor Yemane Asmerom, vid University of New Mexico, sa:"Vad vi fann var att under tidigare varma intervaller, södra Belize var mycket torr, liknande det moderna centrala Mexiko. I kontrast, kallare intervaller, när den skulle ha varit torr av den gamla standardmodellen, var de blötaste intervallerna under de senaste 2, 000 år.

"Våra resultat överensstämmer med modeller som föreslår ITCZ ​​-expansion och försvagning under globala perioder med kallt klimat, och sammandragning och intensifiering under perioder av global värme."

Medförfattare och UNM-professor i antropologi Keith Prufer, en miljöarkeolog som har forskat i Belize i 25 år, sa:"Under de senaste fem åren har det förekommit massmigrationer av människor i Guatemala och Honduras - delvis drivna av politisk instabilitet, men också driven av torkarelaterade förhållanden och förändringar i säsongsvariationer.

"Detta skapar enorma problem för jordbruksproduktionen och försörjer en växande befolkning. Vår nya forskning lägger till allt fler bevis för att dessa förändringar är en direkt konsekvens av klimatförändringarna."

På tal om var forskarna kommer att fokusera sin uppmärksamhet härnäst, Dr Sebastian Breitenbach, av Northumbria, tillade:"Vad som verkar vara ett logiskt nästa steg är att testa hur denna expansions-sammandragningsmekanism är kopplad till andra stora klimatsystem, som den asiatisk-australiska monsunen. Det finns många frågor som ska besvaras. "