Forskare har fyllt ett gapande hål i världens klimatrekord genom att rekonstruera 600 års jordfuktighetssvängningar över södra och centrala Sydamerika. Tillsammans med att dokumentera mekanismerna bakom naturliga förändringar, den nya sydamerikanska torkaatlasen avslöjar att en aldrig tidigare skådad utbredning, intensiva torka och ovanligt våta perioder har ökat sedan mitten av 1900-talet. Det tyder på att den ökade volatiliteten delvis kan bero på global uppvärmning, tillsammans med tidigare föroreningar av atmosfären genom ozonnedbrytande kemikalier. Atlasen publicerades i veckan i tidskriften Förfaranden från National Academy of Sciences .

De senaste torka har drabbat jordbruket i stora delar av kontinenten, trender som studien kallar "alarmerande". Huvudförfattare Mariano Morales från Argentine Institute of Snow, Glaciär- och miljövetenskap vid National Research Council for Science and Technology, sa, "Alltmer extrema hydroklimahändelser överensstämmer med effekterna av mänsklig verksamhet, men atlasen ensam ger inte bevis på hur mycket av de observerade förändringarna beror på naturlig klimatvariation jämfört med uppvärmning som orsakas av människor. "Det nya långsiktiga rekordet" belyser Sydamerikas akuta sårbarhet för extrema klimathändelser, " han sa.

Medförfattare Edward Cook, chef för Tree Ring Lab vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory, sa, "Vi vill inte hoppa från klippan och säga att detta är alla klimatförändringar. Det finns mycket naturlig variation som kan efterlikna klimatförändringar som orsakas av människor." Dock, han sa, beväpnad med det nya 600-årsrekordet, forskare är bättre rustade att reda ut saker.

Den sydamerikanska torktatlasen är den senaste i en serie torkatlas som samlats av Cook och kollegor, som täcker många århundraden av årliga klimatförhållanden i Nordamerika; Asien; Europa och Medelhavet; och Nya Zeeland och östra Australien. Efterföljande studier som bygger på atlasserna har gett nya insikter om hur torka kan ha påverkat tidigare civilisationer negativt, och den alltmer uppenbara roll som uppvärmningen av människor orsakar i det moderna klimatet. Senast, uppföljningsanalyser av Nordamerika har föreslagit att uppvärmningen driver vad som kan vara den värsta torkan någonsin i USA:s väst.

Den nya atlasen täcker Argentina, Chile, Uruguay, Paraguay, större delen av Bolivia, och södra Brasilien och Peru. Det är resultatet av åratal av fältsamlingar av tusentals trädringar, och efterföljande analyser av sydamerikanska forskare, tillsammans med kollegor i Europa, Kanada, Ryssland och USA. Ringbredder speglar i allmänhet årliga förändringar i markfuktighet, och forskarna visade att samlade ringar korrelerar väl med torka och översvämningar som registrerats från den tidiga spanska kolonialperioden, liksom med moderna instrumentmätningar. Detta gav dem förtroende för att förlänga jord-fukt-rekonstruktionen tillbaka innan skriftliga poster.

Författarna säger att periodiska naturliga förändringar i nederbörd drivs av komplexa, sammanlänkande mönster av atmosfärisk cirkulation på land och till sjöss. En nyckelfaktor:västvindar på låg nivå som blåser fukt på kontinenten från Stilla havet. Dessa styrs delvis av periodiska cykliska förändringar i havsytemperaturer över både Stilla havet och Atlanten, som kan ge både torka och våta perioder. Författarna säger att växthusgasdrivna förändringar i dessa mönster verkar kopplas till en fortsatt tioårig torka över centrala Chile och västra Argentina som har orsakat allvarlig vattenbrist, tillsammans med kraftigare än normalt regn i östra regioner.

Nederbörden styrs också delvis av Southern Annular Mode, ett bälte av västliga vindar som cirklar runt Antarktis. Detta bälte drar regelbundet ihop söderut eller expanderar norrut, och när det drar ihop sig, det försvagar västvindarna som ger regn till Sydamerika. Under de senaste decennierna har det har fastnat i söder-till stor del ett resultat av ozonnedbrytande kemikalier som används i köldmedier från 1900-talet som förstört atmosfäriskt ozon över Antarktis, forskare tror. Kemikalierna förbjöds på 1980 -talet, men deras effekter har kvarstått.

Den tredje stora faktorn är den så kallade Hadley-cellen, ett globalt fenomen som är varmt, fuktig luft från nära ekvatorn och skickar den längre norrut och söderut, släppa nederbörd som det går. Luften lägger sig nära ytan på förutsägbara breddgrader, vid vilken tidpunkt fukten i stort sett har vridits ut; detta skapar de permanent torra zonerna i subtropen, inklusive de i Sydamerika. Under de senaste decennierna har Hadley -cellen har expanderat mot polerna, sannolikt som svar på klimatförändringar som orsakas av människor; detta har förändrat nederbördsmönster och utvidgat de subtropiska torrzonerna, särskilt på södra halvklotet.

Atlas indikerar att det har skett en stadig ökning av frekvensen av utbredda torka sedan 1930, med de högsta returtiderna, cirka 10 år, förekommit sedan 1960 -talet. Allvarlig vattenbrist har påverkat centrala Chile och västra Argentina från 1968-1969, 1976-1977, och 1996-1997. För närvarande, torrlandet i centrala Chile och västra Argentina är inlåst i en av de mest allvarliga årtionden torka i rekordet. På vissa områden, upp till två tredjedelar av vissa spannmåls- och grönsaksgrödor har gått förlorade under några år. Detta hotar "den potentiella kollapsen av livsmedelssystem, säger Morales.

På samma gång, sydöstra delar av kontinenten ser kraftigare än normalt regn. Walter Baethgen, som leder latinamerikansk jordbruksforskning för Columbia University International Research Institute for Climate and Society, säger att hans egna studier visar att La Plata -bassängen i Uruguay har sett hyppigare extremt våta somrar sedan 1970, med motsvarande ökningar av grödor och boskapsproduktion. Men frekvensen av mycket torra somrar har förblivit densamma, vilket leder till större förluster av förväntade avkastningar när de kommer, han sa.

"Allt stämmer överens med tanken att du kommer att intensifiera både våta och torra händelser med global uppvärmning, "sa Jason Smerdon, en klimatforskare vid Lamont-Doherty och en medförfattare till studien.

Med hjälp av nyutvecklade trädringskivor från Peru, Brasilien, Bolivia och Colombia, gruppen arbetar nu med att utöka atlasen till att täcka hela kontinenten, och förlänga återuppbyggnaden av klimatet 1, 000 år eller mer, sa Morales.

Författarna vill ägna studien åt minnet av avlidne María del Rosario Prieto, deras medförfattare, och aktiv promotor för miljöhistoriska studier i Sydamerika.