Ancient Dry Spells erbjuder ledtrådar om framtiden för torka
NASA - Eftersom delar av Centralamerika och USA sydväst uthärdar några av de värsta torka som drabbats av dessa områden under årtionden har forskare uppdagat nya bevis på antika torrheter som tyder på att framtiden kan ge ännu allvarligare vattenbrist. Tre forskare som talade vid det amerikanska geofysiska unionens årliga möte i San Francisco den dec. 5, 2011, presenterade nya fynd om torkas och förflutna.
{mp4}NASA_drought{/mp4}
Pre-Columbian Collapse
Ben Cook, en klimatolog med anknytning till NASAs Goddard Institute for Space Studies (GISS) och Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory i New York City, lyfte fram ny forskning som indikerar de antika mesoamerikanska civilisationerna av mayanerna och aztekerna som troligen förstärktes torka i Yucatán halvön och södra och centrala Mexiko genom att rensa regnskogar för att skapa plats för betesmarker och jordbruksmark.
Omvandling av skog till jordbruksmark kan öka reflektiviteten, eller albedo, av markytan på sätt som påverkar nederbördsmönster. "Jordbruksmark och betesmarker absorberar lite mindre energi från solen än regnskogen eftersom deras ytor tenderar att vara ljusare och mer reflekterande", förklarar Cook. "Det betyder att det finns mindre energi tillgänglig för konvektion och nederbörd."
Ny klimatmodellering visar att utbredd avskogning i pre-Columbian Central America motsvarade minskad nivå av nederbörd. Denna bild visar hur mycket nederbörd sjönk från normalt mellan regionen 800 CE och 950 CE Det var under denna tidsperiod att Maya-civilisationen nådde sin högsta befolkning och plötsligt kollapsade. (Kredit: Ben Cook, NASAs Goddard Institute for Space Studies)
Kock och kollegor använde en klimatmodell med hög upplösning som utvecklats på GISS för att driva simuleringar som jämförde hur vegetationsmönstren täckte under prekolumbianska (före 1492 CE) och postkolumbiska perioder påverkade nederbörd och torka i Centralamerika. Den pre-colombianska eran såg utbredd avskogning på Yucatánhalvön och i hela södra och centrala Mexiko. Under den post-colombianska perioden minskade skogarna som inhemska befolkningar och jordbruksmark och betesmarker övergavs.
Cooks simuleringar inkluderar inmatning från en nyutgiven landskyddsrekonstruktion som är en av de mest kompletta och exakta uppgifterna om mänskliga vegetationsförändringar som finns tillgängliga. Resultaten är ofattbara: Nedbördsnivåerna minskade med en stor mängd - i allmänhet 10 till 20 procent - när avskogning var utbredd. Nedfallsposter från stalagmiter, en typ av grottformation som påverkas av fuktnivåer som paleoklimatologer använder för att härleda tidigare klimatrendenser, i Yucatán överens med Cooks modellresultat.
Effekten är mest märkbar över Yucatánhalvön och södra Mexiko, områden som överlappades med centrum för Maya och Aztec-civilisationerna och hade höga avskogningsnivåer och de mest tät koncentrerade populationerna. Regnnivåerna minskade, till exempel, med så mycket som 20 procent över delar av Yucatánhalvön mellan 800 CE och 950 CE
Cooks studie stöder tidigare forskning som tyder på torka, förstärkt av avskogning, var en nyckelfaktor i Mayan imperiums snabba kollaps kring 950 CE i 2010, Robert Oglesby, en klimatmodeller baserad vid University of Nebraska, publicerade en studie i Journal of Geophysical Research som visade att avskogning troligen bidrog till Maya-kollapset. Även om Oglesby och Cooks modellering nådde liknande slutsatser hade Cook tillgång till en mer exakt och pålitlig rekord av vegetationsförändringar.
Under toppen av Maya-civilisationen mellan 800 CE och 950 CE grundade återuppbyggnaden av kokkonstruktionen sin modellering att Mayan hade lämnat en liten procentandel av skogarna på Yucatánhalvön intakt. I perioden mellan 1500 CE och 1650 CE, däremot, efter att européernas ankomst hade decimerade inhemska befolkningar, täckte den naturliga vegetationen nästan alla Yucatán. I modern tid har avskogningen förändrat vissa områden nära kusten, men en stor majoritet av halvöens skogar förblir intakta.
"Jag skulle inte argumentera för att avskogning orsakar torka eller att den är helt ansvarig för Mayas nedgång, men våra resultat visar att avskogning kan förorsaka klimatet mot torka och att ungefär hälften av torrheten i den pre-koloniala perioden var resultatet av avskogning, "sade Cook.
Nordöstra Megadroughts
Den sista stora torkan som påverkar nordöstra skedde i 1960s, bestod i ungefär tre år och tog en stor avgift på regionen. Dorothy Peteet, en paleoklimatolog som också är ansluten till NASA GISS och Columbia University, har upptäckt bevis för att det visar sig att mer allvarliga torka har inträffat i nordöstra.
Genom att analysera sedimentkärnor uppsamlade från flera tidvattenmassor i Hudson River Valley har Peteet och hennes kollegor i Lamont-Doherty funnit bevis för att minst tre stora torrformer har inträffat i nordöstra de senaste 6,000-åren. Den längsta, som motsvarar en tidsperiod som kallas den medeltida varmen, varade i några 500 år och började runt 850 CE De andra två ägde rum mer än 5,000 år sedan. De var kortare, bara om 20 till 40 år, men sannolikt mer allvarliga.
"Folk tänker inte i allmänhet på nordöstra som ett område som kan uppleva torka, men det finns geologiska bevis som visar att stora torka kan och förekommer," sa Peteet. "Det är något forskare inte kan ignorera. Vad vi hittar i dessa sedimentkärnor har stora konsekvenser för regionen."
Peteets lag upptäckte alla tre torka med hjälp av en metod som kallades röntgenfluorescensspektroskopi. De använde tekniken på en kärna som samlades i Piermont Marsh i New York för att söka efter karakteristiska element - som brom och kalcium - som är mer benägna att inträffa vid träsken under torka.
Färskvatten från Hudsonfloden och saltvatten från Atlanten var båda dominerande i Piermont Marsh vid olika tidsperioder, men saltvatten rör sig uppåt under torra perioder då mängden sötvatten som kommer in i marschen minskar. Peteets team upptäckte extremt höga nivåer av både brom och kalcium, båda indikatorer på närvaro av saltvatten och torka, i delar av sedimentkärnorna motsvarande 5,745 och 5,480 år sedan.
Under den medeltida varma perioden fann forskarna också slående ökningar i överflöd av vissa typer av pollenarter, särskilt tall och hickory, som indikerar ett torrt klimat. Före den medeltida varmen, däremot fanns det flera ekar, som föredrar lättare förhållanden. De fann också ett tjockt lager kol som visar att bränder som är vanligare under torka, var vanliga under medeltida varmen.
"Vi behöver fortfarande göra mer forskning innan vi kan säga med tillförsikt hur utbredd eller frekvent torka i nordöstra har varit," sade Peteet. Det finns vissa luckor i kärnorna Peteets team studerade till exempel att hon planerar att undersöka mer detaljerat. Hon förväntar sig också att utvidga projektets omfattning till andra myrar och flodmynningar i nordöstra och samarbeta med klimatmodellerna för att börja utplåna de faktorer som orsakar torka att uppstå i regionen.
Framtiden för Food
Klimatförändringar, med potential att omfördela tillgången till vatten runt om i världen genom att öka regnskuret på vissa områden medan förvärras torka hos andra, kan påverka avkastningen i vissa delar av världen negativt.
Ny forskning som utförs av Princeton University hydrolog Justin Sheffield visar att områden i utvecklingsländerna som är torka utsatta och har ökande befolkning och begränsade möjligheter att lagra vatten, såsom Afrika söder om Sahara, är de som är mest utsatta för att se sina grödor minska sina räntor i framtiden.
Sheffield och hans team sprang hydrologiska modell simuleringar för 20th och 21st århundraden och tittade på hur torka kan förändras i framtiden enligt olika klimatförändringar scenarier. De fann att det totala området som drabbats av torka inte har förändrats avsevärt under de senaste 50-åren globalt.
Modellen visar emellertid minskningar av nederbörd och ökningar i förångande efterfrågan förväntas öka frekvensen av kortfristig torka. De fann också att området i Afrika söder om Sahara, som upplever torka, kommer att stiga med så mycket som dubbelt i mitten av det 21-talet och trefaldigt i slutet av seklet.
När laget analyserade vad dessa förändringar skulle innebära för framtida jordbruksproduktivitet runt om i världen, fann de att effekten på Afrika söder om Sahara skulle vara särskilt stark.
Jordbruksproduktiviteten beror på ett antal faktorer utöver tillgången på vatten, inklusive markförhållanden, tillgänglig teknik och grödor. För vissa regioner i Afrika söder om Sahara fann forskarna att produktiviteten inom jordbruket sannolikt kommer att minska med över 20 procent i mitten av århundradet på grund av torkning och uppvärmning.
Källa: Den här artikeln var ursprungligen utarbetad av Adam Voiland och Maria José-Viñasas en NASA-portal Titta på Earth News-funktionen.
Upptäcka Maya-vägen igen
Hur Maya civilisation kan inspirera nutida livsmedelssäkerhet
I en studie som nyligen publicerats i ekologisk ekonomi undersöker centerforskaren Stephan Barthel och medförfattare Christian Isendahl vid Uppsala universitet hur prekolumbiska Maya mat system kan inspirera nutida livsmedelssäkerhet.
Relaterade böcker:
Framtiden vi väljer: överleva klimatkrisen
av Christiana Figueres och Tom Rivett-Carnac
Författarna, som spelade nyckelroller i Parisavtalet om klimatförändringar, erbjuder insikter och strategier för att hantera klimatkrisen, inklusive individuella och kollektiva åtgärder.
Klicka för mer info eller för att beställa
Den obebodliga jorden: livet efter uppvärmningen
av David Wallace-Wells
Den här boken utforskar de potentiella konsekvenserna av okontrollerade klimatförändringar, inklusive massutrotning, mat- och vattenbrist och politisk instabilitet.
Klicka för mer info eller för att beställa
Framtidsministeriet: En roman
av Kim Stanley Robinson
Den här romanen föreställer en nära framtidsvärld som brottas med effekterna av klimatförändringar och erbjuder en vision för hur samhället kan förändras för att hantera krisen.
Klicka för mer info eller för att beställa
Under a White Sky: The Nature of the Future
av Elizabeth Kolbert
Författaren utforskar den mänskliga påverkan på naturen, inklusive klimatförändringar, och potentialen för tekniska lösningar för att hantera miljöutmaningar.
Klicka för mer info eller för att beställa
Drawdown: Den mest omfattande planen som någonsin föreslagits för att omvända global uppvärmning
redigerad av Paul Hawken
Den här boken presenterar en omfattande plan för att hantera klimatförändringar, inklusive lösningar från en rad sektorer som energi, jordbruk och transport.
