科学家预测，随着地球变暖和气候变化，干旱和洪水将变得更加频繁和严重，但事实证明，在区域和大陆尺度上探测这一点非常困难。现在，美国宇航局领导的一项新研究证实，大干旱和大降雨——过度降水和陆地蓄水的时期——确实发生得更频繁了。
在2023年3月13日发表在《自然水》杂志上的这项研究中，美国宇航局的两名科学家研究了美国宇航局/德国GRACE和GRACE- fo卫星20年的数据，以确定极端潮湿和干燥事件。洪水和干旱占美国每年极端天气事件造成的经济损失的20%以上。世界各地的经济影响相似，但贫困地区和发展中国家的人员伤亡往往最为惨重。
科学家们还发现，这些极端干湿事件的全球强度——一个综合了范围、持续时间和严重程度的指标——与全球变暖密切相关。
从2015年到2021年(现代记录中最温暖的9年中的7年)，极端干湿事件的频率为每年4次，而此前13年为每年3次。作者说，这是有道理的，因为在干旱时期，温暖的空气会导致更多的水分从地球表面蒸发;暖空气还可以保持更多的水分，从而引发严重的降雪和降雨事件。
“气候变化的概念可能是抽象的。温度升高几度听起来并不多，但水循环的影响是切实可见的，”该研究的合著者、马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心的水文学家马特·罗德尔说。“全球变暖将导致更严重的干旱和湿润期，这将影响世界各地的人民、经济和农业。监测水文极端事件对于为未来事件做准备、减轻其影响和适应非常重要。”
罗德尔和戈达德的研究合著者李百玲研究了2002年至2021年期间由重力恢复与气候实验(GRACE)和GRACE- follow - on (GRACE- fo)卫星观测到的1056个极端干湿事件。这些卫星利用地球重力场的精确测量来探测水储存的异常情况——特别是土壤、含水层、湖泊、河流、积雪和冰中储存的水量与正常情况相比如何。
罗德尔说:“这就像看浴缸里的水位一样。”“你不知道浴缸里的总水量，就能看到它的升降幅度。”由于GRACE和GRACE- fo每个月都会提供一份新的世界各地储水异常地图，它们提供了水文事件严重程度及其随时间演变的全面视图。
在他们的研究中，Rodell和Li应用了一种“强度”指标，用于解释干旱和极端潮湿事件的严重程度、持续时间和空间范围。他们发现，从2002年到2021年，全球极端事件的总强度有所增加，反映了同期地球温度的上升。
到目前为止，研究中发现的最严重的事件是2019年在非洲中部开始的一场降雨，目前仍在持续。这导致维多利亚湖的水位上升了一米多。2015-2016年巴西的干旱是过去二十年来最严重的干旱事件，导致水库干涸，一些巴西城市实行限水。
“这两起事件都与气候变化有关，但巴西干旱发生在有记录以来最温暖的一年(2016年)，反映了全球变暖的影响，”马里兰大学戈达德分校的水文学家李百灵说。“最近美国西南部和欧洲南部的干旱也是一些最严重的事件，部分原因是人为变暖。”
“全球变暖对陆地水的储存产生了广泛而深远的影响，比如高海拔地区年积雪减少，地表水稀缺时人类活动导致地下水枯竭，”李补充说。“GRACE数据反映了这些变化，为我们提供了一个独特的视角，了解世界各地的水文极端情况是如何变化的。”