气候模型显示，世界许多地区的干旱极端事件都将加剧。然而，对这些预估变化的规模和时间的置信度仍然很低，使社会很大程度上缺乏准备。9月18日发表于《自然》的一项国际研究，使用了一种新提出的涌现约束(EC)来约束观测的模型预估，可以在全球范围内将核心干旱指标——最长年度干旱期(LAD)预测的不确定性降低10-26%。
观测到的LAD气候学和未来LAD变化的气候模型预估。（Petrova et al.《自然》2024）
根据该研究，未来几十年干旱对社会和生态系统造成的危害可能比预期的要大。“我们的研究精确指出了当前气候模型对干旱增加的预估可能被低估的全球区域，”首席作者、比利时根特大学水文极端事件研究员Irina Petrova解释说。这些新信息有助于提高受灾地区民众对日益严重的干旱风险的认识，“同时也应呼吁重视重新评估这些地区未来的干旱危害，并采取适当的行动。”
对未来LAD变化的涌现约束。（Petrova et al.《自然》2024）
该研究中，Petrova等人通过探索气象干旱指标中的EC关系，重新审视了二十一世纪的全球干旱预估及其不确定性。通过识别过去的模型误差与未来预测不确定性之间在物理上看似合理的关系，该EC方法已成为减少气候模型预测差异的一项成功技术。尽管针对各种水文气候变量提出了许多ECs，但对干旱特征的约束还有待探索。
Petrova等人调查了一系列气候模型在中等和高排放情景(政府间气候变化专门委员会IPCC的SSP2-4.5和SSP5-8.5情景)下对干旱预估的潜在偏差。之后，他们用1998年至2018年间每年连续干旱天数最长的历史观测数据（称为最长年度干旱期）对这些预估进行了较准。他们估计，在两种排放情景下，经过校准的模型预测到本世纪末的最长年度干旱期长度的平均增幅可能比未经校准模型预测的增幅高出42-44%。这意味着到2080年至2100年，全球平均最长年度干旱期可能会比之前预计的长十天。
经EC校正的区域国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）LAD预估。（Petrova et al.《自然》2024）
该研究还发现，在北美、非洲南部和马达加斯加，校准模型预测的最长年度干旱期长度的增加大约是未校准模型预测的两倍。其确定了北美西南部的干旱热点区域，包括美国南部各州和墨西哥北部地区。Petrova指出，这些发现说明，最早在2040年，这片区域某些地方的干旱时间可能会比预计的长五天，比之前预期的早了近六十年。
观测的LAD估计值的不确定性。（Petrova et al.《自然》2024）
不过，该研究指出，在两种排放情景下，中-东亚地区校准模型预测的未来最长年度干旱期长度的减少量可能比非校准模型预测的多出近三倍。这一发现表明，在一些区域，降雨和洪水频发的风险增加了。
众多迹象表明了未来的风险，该研究的发现强调了重新评估全球干旱风险的必要性，并突出了纠正气候模型中现有偏差以增强其预估置信度的重要性。Petrova等人指出，他们的研究结果表明，气候模型对最长年度干旱期历史估计的偏差不仅可能持续到未来，而且可能会被陆地-大气反馈放大，从而显著影响至少20-30%全球陆地面积的最长年度干旱期预估的变化幅度。“本研究提出的对水文气候变量的模型间相关性分析结果指出了在区域尺度上模拟过程中存在的问题领域和依赖关系，因而可能为在局地模型中必须解决的关键机制提供进一步的指导，”他们写道。
未来的LAD变化。（Petrova et al.《自然》2024）
未参与该研究的宾夕法尼亚大学气候学家和地球物理学家Michael E. Mann认为，已经有大量研究显示，气候模型无法解决夏季极端事件（包括洪水、热浪和干旱）所涉及的一些过程。其中一项巨大挑战是，模型无法完全重现导致降雨不足的一些物理过程，而且模型在相关气候反馈（如土壤湿度和云层）的强度方面也存在很大差异。“我们认为模型低估了气候变化已经对这些极端事件产生的影响，”他指出。“所以根据模型与现实世界模式的匹配能力对模型加权，从而预估出更大的极端事件，这并不奇怪。”
Petrova等人总结指出，他们的研究结果揭示了在中等和高端情景下，气候变化可能导致与干旱相关的风险比先前预期的更强和更早加剧的广泛区域，并强调了减少系统性气候模型误差的重要性，这些误差很大程度上仍然是由降雨偏差引起的。纠正这些偏差应是当务之急，这将提高对未来干旱极端事件预估的置信度，而这是在不久的将来有效降低干旱风险的先决条件，并将直接惠及人类和自然系统。
（文/牛静美）
【参考来源：】
Petrova et al.《受观测约束的预估揭示了比预期更长的干旱期》《自然》2024（开放获取）
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07887-y
https://www.researchgate.net/publication/384112111_Observation-constrained_projections_reveal_longer-than-expected_dry_spells
https://insideclimatenews.org/news/18092024/major-climate-reports-may-be-underestimating-drought-flood-risks/
https://phys.org/news/2024-09-future-droughts-longer.html
