走向永久乾旱

樹木和氣候模型都在告訴我們同樣令人恐懼的故事

在加利福尼亞州貝克斯菲爾德,因乾旱而死亡的樹木。

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


我在乾旱中期離開了加利福尼亞。從城市到帕洛阿爾託的 280 號公路兩旁的山丘在夏天像往常一樣變成了棕色,然後整個冬天都保持棕色。令人愉悅的 70 度空氣開始讓人感到壓抑,光輝燦爛的藍天成為了無形的負罪感的來源。我住在奧克蘭,在一座小山上的墓地旁邊。通往天使頂飾陵墓和樸素的年代久遠的墓碑的蜿蜒小路,被一排甜膠樹所環繞,其中點綴著柏樹、紅杉和橄欖樹。我一想到家,就會想起那種氣味——胡椒味的甜味,沒有聖誕節的松樹味。

我現在住在紐約市,那裡的樹木被認為是可疑的,不允許在指定的公園外成群結隊。我街上的少數幾棵樹被小籠子圍起來,以防止當地的狗靠近。這種效果很可悲,幾乎是滑稽的,一個高聳的反抗之物的微小監獄。我在紐約見過的最大的樹是一棵死樹,它在自然歷史博物館裡。它是加利福尼亞紅杉的一個巨大樹樁,每個年輪都記錄著一個生命,這個生命開始於伐木工人結束它生命之前二十代人。

紐約的樹木以及這座城市,都由墨西哥灣或大西洋帶來的水分滋養。那裡沒有旱季,只有雨雪均勻地散落在一年中。然而,加利福尼亞的降雨隨著熱帶太平洋不規律的節奏而跳動。在那裡,南美洲的長脊從海洋深處汲取冷水,上升形成一個永久性的冷水池,該冷水池向西延伸,被信風推到那裡。冷水來回晃動,驅動它的風也以自己的節奏跳動,而這種舞蹈的結果是在某些年份,會出現比平時更溫暖的水的現象:聖嬰現象。當它來臨時,加利福尼亞可以期待一個多雨的冬天。當相反的條件盛行時——拉尼娜現象——就會出現乾旱。


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其他一些美麗的地方也以某種規律迴圈地經歷乾旱和洪水。在澳大利亞東部,情況正好相反。是厄爾尼諾導致乾燥,而拉尼娜則與降雨有關。在地中海地區,則完全是另一個迴圈。這種情況已經持續了數千年。

只要我們能夠全面觀察這個星球,我們就一直在改變它。自 70 年代末以來,衛星記錄了這些趨勢。但我們在此之前就一直在增加大氣中的二氧化碳水平。作為科學家,我們希望將我們測量的趨勢歸因於厄爾尼諾等自然迴圈或外部強加的變化。但是,很難判斷我們所看到的是否不尋常,因為我們所看到的一切都是不尋常的。

樹木比我們任何人都看得更多。如果您在樹上鑽一個非常小的孔,您可以提取一根細杆,上面印有每年的年輪條紋。如果您對另一棵樹,然後再對另一棵樹,然後再對世界上成千上萬棵樹重複此操作,您可以將它們編織在一起形成一個乾旱地圖集,記錄好年景和壞年景,潮溼和乾燥的土壤。科學家們已經為世界上一半地區建立了這些地圖集:北美和墨西哥、歐洲和黎凡特、季風亞洲和澳大利亞東部。該地圖記錄了可以追溯到過去的潮溼和乾燥年份。樹木記住了世界大戰和經濟大蕭條之前的歲月,在工業和政治革命之前,甚至在入侵者和新世界之間首次接觸之前。

成千上萬棵樹木的收集年輪顯示了隨著時間的推移潮溼和乾燥的模式。厄爾尼諾和拉尼娜以不規則的規律到達,空氣和水來回晃動,樹木記錄了這些後果。然而,在二十世紀初,在隨機性中出現了一種微弱的固定模式,在背景交響樂中出現了一種安靜但正在增強的音符。一些地區——加利福尼亞、地中海、澳大利亞——正在乾涸。這是一種微小的、幾乎人類難以察覺的乾涸,但這是任何自然迴圈都無法再現的模式。

這種模式類似於我在紐約一個小型辦公室的電腦上生成的模式。在氣候模型中,可以透過一次又一次地重新啟動時間來消除隨機性的影響,從而建立一個可能存在但不存在的替代世界宇宙。這些從未存在的世界的平均值消除了隨機性的扭結和波紋。如果剩下什麼東西,那一定是所有可能存在的現實所共有的東西。

所有這些世界中都存在二氧化碳,人類當時也在緩慢但穩步地增加二氧化碳。二氧化碳會使地球變暖,而較溫暖的空氣更需要水分。即使降雨沒有變化,在持續不斷的大氣水分需求下,一些地區也會陷入乾旱。

這就是從樹木中出現的模式。這在過去所發生的一切的背景下是不尋常的,長期以來被記錄在樹木年輪中。這是我們的標誌。

在科學領域,很少有比人類世何時開始這個問題更讓我不感興趣的問題了。我不是一塊岩石,我不需要在地球地質記錄中找到人類活動的證據來關注我們的影響。但是,我們的指紋比我們可能意識到的更早地延伸到過去。我的機器世界預測和樹木肉體記錄的現實世界之間的和諧,讓我有理由傾聽這些機器告訴我的未來。

在我在紐約的辦公室裡,我可以檢視這些未來預測,看到加利福尼亞在乾燥和潮溼之間來回跳動,直到不再重複,它進入永久乾旱狀態。如果樹木在我們之後倖存下來,它們可能會活到講述一個時代,那個時代草地變黃,地圖變黃,而且很久以後才再次變成綠色。

Kate Marvel is a climate scientist at Columbia University and NASA’s Goddard Institute for Space Studies. She received a Ph.D. in theoretical physics from the University of Cambridge and has worked at Stanford University, the Carnegie Institution and Lawrence Livermore National Laboratory. Her writing has appeared in 大眾科學, the On Being podcast and Nautilus magazine. Marvel has given talks in places as diverse as comedy clubs, prisons and the TED main stage.

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