In een ongebruikelijke nieuwe studie, wetenschappers zeggen dat ze al in 1900 de vingerafdruk van door de mens veroorzaakte opwarming van de aarde hebben gedetecteerd op patronen van droogte en vochtigheid over de hele wereld. Stijgende temperaturen zijn goed gedocumenteerd, tenminste tot nu toe, maar dit is de eerste keer dat onderzoekers de resulterende wereldwijde effecten op de lange termijn hebben geïdentificeerd op de watervoorraden die gewassen en steden voeden. Onder de waarnemingen, de onderzoekers documenteerden het drogen van de bodem in een groot deel van het dichtbevolkte Noord-Amerika, centraal Amerika, Eurazië en de Middellandse Zee. Andere gebieden, inclusief het Indiase subcontinent, natter zijn geworden. Ze zeggen dat de trends zich zullen voortzetten, met ernstige gevolgen voor de mens. Het onderzoek verschijnt deze week in het toonaangevende tijdschrift Natuur .

In het algemeen, wetenschappers zijn het erover eens dat naarmate de opwarming van de aarde vordert, veel nu droge gebieden zullen droger worden, en natte zullen natter worden. Sommige recente studies suggereren dat door de mens veroorzaakte opwarming de droogtes in bepaalde regio's heeft verergerd, waaronder een nu bijna 20-jarige aanhoudende droogte in het zuidwesten van de Verenigde Staten. Echter, het laatste rapport van het Intergouvernementeel Panel inzake klimaatverandering zegt dat het vertrouwen in het rechtstreeks toeschrijven van specifieke lopende gebeurtenissen aan mensen nog steeds een kans is.

De nieuwe studie combineert computermodellen met langetermijnobservaties om te suggereren dat systemische veranderingen in wat wetenschappers het hydroklimaat noemen, al aan de gang zijn over de hele wereld, en al een tijdje. De onderzoekers keken niet alleen naar neerslag, maar eerder bodemvocht, een subtielere maatregel die neerslag tegen verdamping in evenwicht houdt, en is de kwaliteit die het meest direct relevant is voor land- en bosbouw. Ze gebruikten boomringen die 600 tot 900 jaar teruggaan om de bodemvochttrends te schatten voordat de door de mens geproduceerde broeikasgassen begonnen te stijgen. vergeleek deze gegevens vervolgens met 20e-eeuwse jaarringen en moderne instrumentele waarnemingen, om te zien of ze droogtepatronen konden ontdekken die overeenkomen met die voorspeld door computermodellen, te midden van het lawaai van natuurlijke jaarlijkse of decadale regionale weersvariaties.

"We vroegen, ziet de echte wereld eruit als wat de modellen ons vertellen te verwachten?", zei co-auteur Benjamin Cook van het NASA Goddard Institute for Space Studies en het Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia University. "Het antwoord is ja. Het belangrijkste dat we hebben geleerd, is dat klimaatverandering in het begin van de 20e eeuw de wereldwijde droogtepatronen begon te beïnvloeden. We verwachten dat dit patroon zich blijft voordoen naarmate de klimaatverandering voortduurt."

Hoofdauteur Kate Marvel, een klimaatmodelleur aan Goddard en Columbia University, zei, "Het is verbijsterend. Er is een heel duidelijk signaal van de effecten van menselijke broeikasgassen op het hydroklimaat."

Bodemvocht is een complex vraagstuk, omdat neerslag en verdamping met elkaar kunnen samenwerken, of tegen elkaar. Warmere lucht kan meer vocht vervoeren, en dus meer regen of sneeuw. Maar warmere lucht kan ook meer vocht uit de bodem verdampen en afvoeren, opwegen tegen de neerslag. Dat is waarschijnlijk de factor die nu aan het werk is in het opdrogende westen van de Verenigde Staten, en mogelijk andere locaties die recente grote droogtes hebben meegemaakt. "Neerslag is slechts de aanbodzijde, " zei co-auteur Jason Smerdon, een Lamont-Doherty paleoklimatoloog. "Temperatuur is aan de vraagzijde, het deel dat dingen uitdroogt." Welk deel overheerst, hangt af van complexe factoren zoals windpatronen, seizoenen, wolken, topografie en de nabijheid van de vochtgevende oceanen.

De wetenschappers identificeerden drie verschillende perioden in hun onderzoek. De eerste was van 1900 tot 1949, wanneer ze zeggen dat de vingerafdruk van de opwarming van de aarde het duidelijkst was. Gedurende deze periode, zoals voorspeld door modellen, drogen werd gezien in Australië, een groot deel van Midden-Amerika en Noord-Amerika, Europa, de Middellandse Zee, West-Rusland en Zuidoost-Azië. Tegelijkertijd, het werd natter in het westen van China, een groot deel van Centraal-Azië, het Indiase subcontinent, Indonesië en Midden-Canada.

Van 1950 tot 1975, het patroon verspreid in schijnbaar willekeurige gebeurtenissen. De wetenschappers denken dat dit te maken kan hebben met enorme hoeveelheden industriële aerosolen die vervolgens in de lucht worden gegoten zonder moderne vervuilingscontroles. Deze kunnen invloed hebben op regionale wolkenvorming, regenval en temperatuur, door, onder andere, het blokkeren van zonnestraling en het leveren van kernen voor vochtdruppels. De onderzoekers denken dat de complexe effecten van aerosolen op veel plaatsen waarschijnlijk een aapsleutel in het weer hebben gegooid, het maskeren van de effecten van broeikasgassen, ook al bleven die gassen stijgen.

Vervolgens, vanaf de jaren 70, veel industriële landen, waaronder de Verenigde Staten, begonnen steeds strengere wetten op het gebied van schone lucht in te voeren. Even though industrial activities continued to grow, aerosols quickly leveled off or slightly declined in many places. Maar op het zelfde moment, greenhouse-gas emissions continued spiraling up, along with temperatures. Als resultaat, zeggen de onderzoekers, the global-warming signature on hydroclimate began re-emerging around 1981. The signal is not yet as obvious as it was in the early 20th century, but it continues to rise, especially since around 2000.

"If we don't see it coming in stronger in, zeggen, the next 10 years, we might have to wonder whether we are right, " said Marvel. "But all the models are projecting that you should see unprecedented drying soon, in a lot of places."

Many of the areas expected to dry out are centers of agricultural production, and could become permanently arid. "The human consequences of this, particularly drying over large parts of North America and Eurasia, will likely be severe, " says the study.

Precipitation over much of central America, Mexico the central and western United States and Europe is projected to stay about the same, or even increase. Maar, according to both the new study and a separate 2018 paper, rising temperatures and resulting evaporation of moisture from soils in those regions will probably predominate. The Mediterranean region is expected to be hit with a double whammy of both less rainfall and more heat-driven evaporation. Adding to the drought dynamics of all the affected areas:populations are expected to continue increasing, adding to water demand. According to an earlier Lamont-Doherty study, a 2006-2010 drought leading up to the disastrous Syrian civil war was probably made more likely by warming climate, and the drought may have helped create the social and economic conditions that sparked the initial rebellion.

Some areas are expected to get wetter, but this may not necessarily be good. India and some surrounding nations are expected to get more rain, because they sit squarely in the path of monsoon winds that pick up moisture from the Pacific and Indian oceans, and those oceans are getting warmer. But the rain may come perhaps more often in overwhelming storms, and not necessarily at times when it is needed.

The new study was made possible in part by recently published atlases of tree-ring chronologies from thousands of sites around the world, going back as far as 2, 000 jaar. These gave the researchers a baseline of how weather varied before humans started heavily affecting it. The atlases are largely the work of Lamont-Doherty scientist Edward Cook, father of study coauthor Benjamin Cook. The North American drought atlas came out in 2004, followed by a Monsoon Asia atlas in 2010, and compilations for Europe and the Mediterranean, Mexico and Australia/New Zealand in 2015. (One for South America is on the way; much of Africa still remains uncovered.)

"This important paper offers new insights into the link between increasing atmospheric greenhouse gases and regional droughts, both in the past and increasingly in the future, " said Peter Gleick, cofounder of California's Pacific Institute, and expert on climate and water issues. "It also confirms the growing sophistication of our climate models and improves the tools available to detect and identify the fingerprint of human impacts on extreme hydrologic events."