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文章摘要
2022 年，欧洲遭遇了大范围的夏季干旱，造成了严重的社会经济后果。量化人类引起的气候变化对这一极端事件的影响有助于为未来的干旱做好准备。
本研究通过将观测数据和气候模式输出结果与水文和地表模拟相结合，研究表明：
中欧和南欧经历了自2002年开始卫星观测以来观测到的最高的总蓄水赤字，这可能是过去60年中最高和最普遍的土壤水分赤字。虽然降水不足是造成土壤水分干旱的主要原因，但人类引起的全球变暖通过增强蒸发造成了超过 30% 的干旱强度及其空间范围。
研究还发现，14%-41%的气候变化影响是由 2022 年水文年之前发生的气候变暖导致的土壤干燥引起的，这表明考虑滞后的气候变化影响以避免低估相关风险的重要性。人类引起的气候变化对观测到的极低河流排水量也有类似的影响。
结果突出表明，全球变暖对干旱的影响已经开始，影响范围广且持续时间长，干旱风险可能会随着未来人为因素导致的进一步变暖而升级。
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研究方法
采用 “storyline approach”，即在气象条件导致干旱的情况下，评估人类引起的气候变化如何影响干旱强度和空间范围。
通过中尺度水文模型（mHM）的水文模拟，在 E-OBS 数据集（以下简称 mHM-E-OBS）观测到的降水和温度的驱动下，得出土壤水分、河流排水量和总蓄水量，这与观测结果显示出良好的一致性。
鉴于通过不同的水文和地表模式模拟土壤水动态存在已知的不确定性，我们通过由ERA5 再分析 （CLM-ERA5）驱动的地表模式--社区土地模式（CLM）的模拟，确认了土壤水分和总蓄水量结果的稳健性。
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研究结果
2022年6月至8月（JJA）的2m土壤水分亏缺是欧洲许多地区有记录以来最高的，因此，中欧和南欧的总土壤水分亏缺约为280 km3（相当于1.2亿个奥运会游泳池），是最极端的。土壤水分干旱的空间范围也是自1960年以来最大的（欧洲的29%）。
图1：2022年欧洲土壤水分干旱。a、 模拟的JJA 2022平均土壤湿度在JJA 1960-2021分布中以标准差为单位的异常。点画表示2022年比1960年至2021年任何模拟夏季都干燥的地方。b、 欧洲总量（a中方框上方）JJA平均土壤湿度相对于1960-2021年的异常（方法）。c、 欧洲陆地面积处于严重干旱状态，即JJA平均土壤水分异常低于1960-2021年2标准日的分布。模拟基于mHM。
通过土壤水分模拟，解开了天气异常对夏季土壤水分的影响，发现降水和温度都很重要。特别是，炎热干燥的夏季条件的复合效应降低了欧洲大部分地区的土壤湿度。平均而言，降雨量不足导致-0.43。在夏季土壤水分平均条件，而高温贡献为-0.24 ，强调温度异常在形成干旱方面的相关作用。
图3：天气异常对JJA 2022土壤水分干旱的贡献。a、 JJA 2022平均土壤湿度的异常是由于2021-2022年DJF期间降水的异常造成的，单位为JJA 1960-2021分布的标准差。右上角的数字显示了整个欧洲的空间加权平均值（图1a）。b、 c，与a相同，但MAM 2022（b）和JJA 2022（c）的降水异常对JJA 2023土壤水分干旱的贡献。d–f，与a–c相同，但DJF 2021-2022（d）、MAM 2022（e）和JJA 2022（f）的平均日温度和日温度范围的组合异常对干旱的贡献。模拟基于mHM。
春季和冬季的天气异常也与此有关。春季降雨量的减少大大降低了欧洲夏季的土壤湿度，降幅为-0.39。平均而言。然而，在西班牙南部，春季充沛的降雨抵消了炎热干燥的夏季，避免了第二年夏季的土壤水分干旱。冬季异常的影响较。
天气异常影响土壤湿度干旱，但尚不清楚它们是仅仅由内部气候变异引起的，还是受到人类引起的气候变化的重大影响。耦合模型相互比较项目第6阶段（CMIP 6）的气候模型表明，人类引起的气候变化可能会导致降水和温度的变化，但这些变化在欧洲和季节之间差异很大，与干旱直接相关。在2022年夏季干旱事件的情况下，导致干旱的年份的温度因全球变暖而大幅放大，可能会增加蒸发。与蒸发有关的每日温度范围的变化在各个模型中一般都很小且不确定。
人类引起的气候变化大大加剧了几乎整个欧洲地区的干旱。具体而言，模拟显示，由于人类引起的气候变化，2022年许多地区经历了自1960年以来最低的夏季土壤湿度。也就是说，在没有人为气候变化的情况下，自1960年以来土壤湿度最低的土地面积将是观测面积的一半。干旱的加剧主要是由于变暖和相关的蒸发增加。每日温度范围的变化对这种温度驱动的干旱变化几乎没有影响。相反，降水量的变化加剧了南欧地区变暖驱动的干旱，并抑制了其他地区的干旱。降水量的增加甚至逆转了波兰东北部和立陶宛周围变暖驱动的土壤干燥，这与降水量变化的空间模式一致。
大陆尺度上，欧洲土壤水分总亏缺的约31%是由人类引起的气候变化引起的。研究显示，人类引起的气候变化对欧洲土壤水分亏缺的影响主要来自持续变暖，降水趋势的相反贡献在大陆尺度上平衡。
降水趋势的区域贡献有限，这意味着夏季降水减少的影响被春季和冬季降水增加所补偿，强调了考虑多个季节的降水趋势以全面评估气候变化对夏季土壤水分干旱影响的重要性。
分析表明，41%的气候变化引起的干燥的欧洲聚集的土壤水分是滞后效应。在大陆尺度上，变暖主导了气候变化效应，这意味着气候变化驱动的效应在2021年11月之前已经通过增强温度驱动的蒸发和土壤干燥而发生。
