地质地球所发现全球增温导致欧洲南部干旱加剧

在全球增温背景下，干旱成为困扰人类社会紧迫问题之一。人类活动导致的持续气候变化没有减弱，在一些地区反而逐渐加剧。近年来，连续的极端干旱事件席卷欧洲大部分区域，给当地农业、环境，甚至人类生命造成影响。欧洲南部分布最广的气候类型是地中海气候，夏季炎热干燥，极易发生干旱事件。与欧洲其他区域相比，欧洲南部的干湿演化特征是怎样的？如何评估最近的气候异常以及人类活动在其中的贡献？要回答这些问题，需要获取超过器测记录时段的干湿变化特征序列，将最近的极端干旱异常放在长时间尺度的背景下进行探讨，进而评估自然和人类活动的影响。 

树木年轮是研究过去气候变化的首选代用资料之一，具有空间分布范围广泛、定年准确、分辨率高及复本量好等特点。树轮氧同位素受蒸发和降水氧同位素的影响，两者均与区域温度和水分条件密切相关。当水分胁迫或温度较高时，树木中的氧同位素（¹⁸O）富集，树轮氧同位素值较高，反之，树轮氧同位素值则较低。因此，树轮氧同位素近年来被广泛用于区域干湿变化的重建。 

为剖析欧洲南部干湿变化特征及机制，中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室副研究员安文玲、中国科学院院士郭正堂、研究员郝青振和许晨曦，联合塞尔维亚诺维萨德大学教授Markovic和Gavrilov、波黑巴尼亚卢卡大学教授Govedar、南京信息工程大学教授孙善磊等，基于在欧洲南部采集的波斯尼亚松的树轮氧同位素（图1），探讨了欧洲南部地区过去300年来的干湿变化特征以及人类活动对欧洲干旱的影响。

该团队通过对5棵树芯1198个样品的测量，建立了欧洲南部过去300多年来（1711-2019年）的树轮氧同位素序列。该研究根据树轮氧同位素与当年4-8月干湿变化指数的高度相关关系（相关系数为-0.70，自由度为119），重建了欧洲南部过去300多年来的干湿变化，解释方差为49.5%（图2）。 

重建序列显示，欧洲南部地区干湿变化指数呈下降趋势，尤其是1850年以来区域干旱化趋势显著增强（图2a）。通过与大尺度的空间格点干湿变化对比发现，欧洲南部和北部的干湿变化呈现“跷跷板”的相反模式，且这种模式在过去300年来都均比较稳定（图2b）。该工作将欧洲南部和欧洲其他区域的夏季干湿重建进行对比发现，除欧洲北部外，其他区域均自1850年呈现干旱化趋势，其中欧洲南部和中部的干旱趋势最为剧烈（图3）。 

进一步，分析发现，欧洲南北相反的干湿变化模式可能是北大西洋涛动的位相变化所致（图3f）。而欧洲南部和中部1850年以来的显著干旱化可能主要是人类活动引起的增温所致。研究结合模型数据发现，欧洲南部和中部1850年以来，温室气体强迫下陆气耦合强度显著高于自然强迫（图4a、b）。陆气相互作用中最重要的一个方面就是土壤湿度与温度的耦合。1850年以来区域持续增温，蒸发增强，土壤湿度降低，引起土壤表面蒸散减弱和土壤感热增强，导致水循环减弱、大气层结稳定，进一步造成温度增加和降水减少、加剧区域干旱。再分析数据的分析也表明，最近几十年来，除欧洲北部部分区域外，欧洲北部和中部的陆气耦合强度均呈增强趋势（图4c），且欧洲南部的陆气耦合强度显著高于其他区域（图4d）。 

本研究揭示了人类活动排放温室气体增加造成的增温背景下，欧洲大部分区域陆气耦合强度增强，加剧了区域干旱化。这均表明未来欧洲面临的干旱形势颇为严峻。 

相关研究成果发表在Commuications Earth & Environment上。研究工作得到国家重点研发计划“政府间国际科技创新合作”重点专项和国家自然科学基金等的支持。 

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