地球不斷上升的氣溫預計將擾亂全球水迴圈，但究竟會發生怎樣的變化尚不確定。不過，科學家們可以從過去發生的重大氣候變化中尋找線索，瞭解未來可能會發生什麼。
一項新的研究恰好為此，該研究表明，隨著北半球升溫速度快於南半球，地球的降雨帶可能會被推向北方。這種轉變將與長期以來的預期同步發生，即已經溼潤的地區將迎來更多降雨，而乾燥地區將變得更加乾旱。
這項研究於週三在《科學進展》雜誌上詳細發表。“為氣候變化將擾亂大氣中大規模空氣和水運動的大量證據增添了新的內容。而這很重要，因為這些模式在很大程度上決定了哪裡多雨或乾旱，廣義而言，”美國宇航局氣候科學家凱特·瑪維爾在一封電子郵件中說道，她並未參與這項研究。
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降雨分佈的這些變化可能會對未來的水資源產生影響，特別是在水資源供應已經緊張的地區，例如美國西部和非洲部分地區。
從大氣的基礎物理學來看，科學家們預計，隨著地球因不斷增加的溫室氣體水平而升溫，全球淨降水量將會增加，因為溫暖的大氣可以容納更多水分。但這種增加不會是均勻的，並且可能集中在已經潮溼的熱帶地區。而且由於較高的溫度也會增加蒸發，因此其他地區，例如已經乾燥的亞熱帶地區，可能會進一步乾涸。
但是，哪些地區是潮溼的，哪些地區是乾燥的，也取決於地球主要降雨帶的位置。而這些降雨帶的位置又與所謂的“熱赤道”（地球中部地表溫度最高的環帶）的位置有關。而熱赤道的位置又受到南北半球之間溫度平衡的影響。
由於北半球陸地面積更大，因此升溫速度快於南半球，正如一些氣候模型所表明的那樣，這可能會將熱赤道向北推，並隨之將關鍵降雨帶也向北推。
緬因大學的古氣候學家艾倫·普特南和哥倫比亞大學的氣候科學家沃利·布勒克在各種古氣候記錄中尋找線索，以瞭解此類變化是否曾經發生過，包括古代湖泊的海岸線和洞穴石筍。
他們研究的湖泊是所謂的封閉盆地湖泊，這些湖泊有河流注入，但沒有河流流出，這意味著湖泊水位的變化完全受降水和蒸發控制。
在末次冰期，地球遠比現在寒冷，北美西部、中東和南美洲當前乾燥地區的封閉盆地湖泊比現在大得多，這已透過放射性碳測年法和其他對其古代海岸線的測試得到證實。猶他州大鹽湖的前身，例如，比現在的湖泊大 11 倍以上。
對這些湖泊動態的研究表明，這些地區降水增加是這些湖泊達到如此巨大範圍的可能原因。這表明，在較冷的氣候中，降水更多地落在遠離熱帶的地區，這與世界變暖時的預期相反。
這些相同的湖泊，以及來自世界各地的其他證據，也指向了大約 14,600 年前北極海冰快速消失後降雨帶的移動，當時北半球的升溫速度快於南半球。
例如，南美洲海岸附近的沉積層顯示了注入海洋的雨水補給的河水量的變化，而洞穴石筍（需要富含礦物質的雨水湧入才能生長）也顯示了降水隨時間的變化。
這些和其他古氣候記錄表明，由於全球熱量不平衡，降雨帶與熱赤道一起向北移動。例如，在美國西部，太平洋副熱帶急流從冰川時代為南加州和大盆地提供水分，轉變為像今天這樣在北加州和俄勒岡州傾瀉水分。
雖然現在發生的變暖與他們研究的過去時期的原因不同，但作者認為，過去的這種變化可能是未來的指南，並且同樣的太平洋副熱帶急流可能會進一步向北移動。
科羅拉多州博爾德市國家大氣研究中心的凱文·特倫伯斯氣候科學家表示，該研究沒有考慮海面溫度的變化，而海面溫度是降雨帶位置變化的主要驅動因素（正如厄爾尼諾事件期間所見，當時太平洋變暖將副熱帶急流推向美國西南部）。特倫伯斯也沒有參與這項研究。
普特南說，這項研究更側重於半球之間變暖差異如何影響降雨帶。
降雨動態的變化也可能取決於季節，因為近幾十年的氣候記錄表明，兩個半球之間變暖的差異在北半球或北方冬季最為明顯。
作者認為，這可能意味著，隨著北方冬季持續不成比例地變暖，熱赤道以及降雨帶將不會像目前冬季那樣向南移動那麼遠。這可能會對某些地區產生重大影響，例如美國西部，這些地區的大部分降雨發生在冬季。
相反，在北方夏季，當兩個半球之間的差異沒有那麼大時，變暖的“溼者更溼，幹者更幹”效應將佔主導地位，這意味著熱帶地區降雨更多，亞熱帶地區降雨更少。
當然，像任何一項單獨的研究一樣，這項研究遠非最終定論。“這種情況將會演變，”普特南說，隨著更多古氣候記錄的出現並與氣候模型配對，“嘗試看看氣候模型是否可以重現我們在這些資料集中看到的模式。”
本文經 氣候中心 許可轉載。本文於 2017 年 5 月 31 日首次發表。