Ondanks de verwoestende gevolgen van droogte voor menselijke en natuurlijke systemen, de redenen waarom regionale uitdroging op de lange termijn optreedt, blijven slecht begrepen.

Onderzoek onder leiding van wetenschappers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) heeft twee handtekeningen of "vingerafdrukken" geïdentificeerd die verklaren waarom droge omstandigheden zich wereldwijd verspreiden, en waarom het westen van de Verenigde Staten sinds de jaren tachtig neigt naar droogte, terwijl de Afrikaanse Sahel is hersteld van de langdurige droogte. Het onderzoek verschijnt in de 6 juli-editie van: Natuur Klimaatverandering .

Het team van Amerikaanse en Canadese wetenschappers ontdekte dat sinds 1950, door de mens gegenereerde broeikasgassen en luchtverontreiniging door deeltjes hebben invloed gehad op de wereldwijde temperatuurveranderingen, neerslag en droogte op twee verschillende manieren, die elk een ander vingerafdrukpatroon opleveren.

Het fundamentele doel van vingerafdrukken is om de relatieve rol van natuurlijke en menselijke invloeden op het mondiale klimaat te scheiden. Hoewel het heeft geholpen om een ​​waarneembare menselijke invloed te identificeren in waarnemingen van temperatuur, waterdamp, regen en sneeuw, deze benadering op basis van vingerafdrukken is niet vaak gebruikt in onderzoek naar droogte.

Met behulp van een nieuwe vingerafdrukanalyse gericht op de gewrichtsfluctuaties in temperatuur, regenval en droogte in simulaties en observaties van klimaatmodellen, het team identificeerde twee grootschalige mechanismen die de wereldwijde verandering van droogte hebben veroorzaakt.

"Het klimaat dat we ervaren wordt beïnvloed door vele factoren, " zei LLNL klimaatwetenschapper Celine Bonfils, hoofdauteur van het artikel. "In de natuur, de atmosfeer is erg luidruchtig, maar het reageert ook op externe factoren die op verschillende snelheden en plaatsen werken, een beetje zoals hoe verschillende muziekinstrumenten bijdragen aan een lied, elk met hun eigen tonale handtekeningen, ritmes en plaatsingen in het nummer."

Deze externe factoren omvatten de bekende 11-jarige fluctuatie in de energie van de zon; het episodische getrommel van vulkaanuitbarstingen die de aarde één tot drie jaar tegen de zon beschermen; het begeleidende koor van deeltjesvormige aerosolen uitgestoten uit Europa, Noord Amerika, China en India die de aarde verduisteren en de wolkeneigenschappen veranderen; en het klinkende crescendo van de geleidelijke accumulatie van broeikasgassen. Omdat elk van deze externe factoren een karakteristiek timbre heeft, zoals die van elk van de muziekinstrumenten, dit team van wetenschappers heeft hun verschillende individuele resonanties in klimaatobservaties kunnen detecteren.

In dit onderzoek, het team vond twee grote gedwongen veranderingen in het klimaatsysteem die voortkomen uit het "achtergrondgeluid" dat wordt geproduceerd door willekeurige interne klimaatprocessen. "Het lijkt een beetje op het vastleggen van twee verschillende nummers die tegelijkertijd worden afgespeeld vanuit een rumoerige achtergrond, ' zei Bonfils.

Eén nummer is luider en duidelijker:de dominante vingerafdruk wordt gekenmerkt door opwarming van de aarde, geïntensiveerde nat-droog neerslagpatronen, en progressieve grootschalige continentale droogte - allemaal grotendeels aangedreven door een langzaam evoluerende toename van de uitstoot van broeikasgassen.

De tweede en subtielere vingerafdruk legt een temperatuurcontrast vast tussen het noordelijk en zuidelijk halfrond, gecontroleerd door de verkoelende invloed van fijnstof die tot in de jaren tachtig uit Europa en Noord-Amerika werd uitgestoten. Dit temperatuurcontrast verplaatste de tropische regengordel naar het zuiden, weg van het koelere noordelijk halfrond, waardoor er meer regen valt in het westen van de VS en minder in de Sahel en India. Nadat vervuilingsvoorschriften waren ingevoerd ingevolge de Clean Air Act, de tropische regengordel verschoof noordwaarts, waardoor er minder regenval naar het westen van de VS en meer naar de Sahel komt.

"De belangrijkste bijdragende instrumenten van deze verweven mashup zijn de gestage toename van broeikasgassen, de temporele evolutie van deeltjesvervuiling en het incidenteel optreden van vulkaanuitbarstingen, die allemaal op unieke manieren hebben bijgedragen, ' zei Bonfils.

"Begrijpen hoe door broeikasgassen veroorzaakte wijdverbreide droogte regionaal zal worden gemoduleerd door toekomstige sulfaataerosolemissies, is een essentiële vereiste voor het maken van betrouwbare voorspellingen van veranderingen in het hydroklimaat van de 21e eeuw, " zei John Fyfe, een co-auteur van het Canadian Centre for Climate Modeling and Analysis. "Deze voorspellingen zullen helpen bij het nemen van cruciale beslissingen over water, voedsel- en energiezekerheid - niet alleen voor de VS en Canada, maar ook voor andere regio's over de hele wereld."