衡量气候变暖对亚洲赋予生命的季风的影响

我们开着吉普车在蒙古中部糟糕的道路上蹦蹦跳跳，天空湛蓝，头顶乌云密布，我们驱车数英里穿过一片没有树木的土地，只经过点缀着牛和白色蒙古包的干燥草原。但是当我们向北走的时候——我本人，两位美国科学家，还有一位蒙古林业专家——我们开始注意到西伯利亚松树和落叶松生长在丘陵的北坡，而不是南坡，在一些海拔，但不是其他海拔。在水资源匮乏的蒙古，作为我的哥伦比亚大学旅伴Neil Pederson拉蒙特-多尔蒂地球观测站说明，树木的不稳定生长受到温度和湿度的限制；小的变化-北坡稍微凉爽和湿润-可以使所有的差异。

我们的目的地是蒙古中北部一个30平方公里的熔岩场，大约7000年前一座火山在这里渗出岩浆。坑坑洼洼的黑色表面看起来像是月球表面，只有几棵乱七八糟的树和干枯的枯木散落在地上。但这正是佩德森和他的同事们自1995年以来来到蒙古的原因——他们能够采集长寿、缓慢腐烂的树木样本，其中一些可以追溯到1300多年前。通过研究古老的树木年轮，佩德森和西弗吉尼亚大学的研究伙伴Amy Hessl可以搜集到有关历史降雨模式的信息，因为松树在潮湿的年份里生长得更多。

通过拼凑这些数据，Pederson和其他来自Lamont Doherty的科学家希望阐明一个至关重要的问题：气候变化将如何影响控制季节变化的亚洲维持生命的季风

最近的证据表明季风正在减弱，而气候模型预测季风将加强。

一个人口约占世界一半的地区的旱涝交替？

在亚洲十几个国家采集树木年轮样本的类似探险活动——包括中国、印度、巴基斯坦、尼泊尔、缅甸、柬埔寨、泰国、越南、日本和印度尼西亚——为地球观测站的一个雄心勃勃的数据库提供了燃料，该数据库被称为“亚洲季风干旱地图集”2010年的一篇文章科学类.

该地图集为研究人员和气候建模人员提供了一套详细的过去亚洲各地的降水记录，既有助于绘制过去干旱和天气异常的持续时间和范围，也有助于提供一个气候建模人员可以用来测试其算法的模拟。预测全球变暖将如何影响亚洲的季风——这对从巴基斯坦到日本的农业和饮用水供应至关重要——是极其复杂的，部分原因是涉及到太多的变量，包括海洋温度上升、大气污染量增加，以及厄尔尼诺等波动的天气现象。

“最新的证据表明季风的强度正在减弱，而气候模型倾向于预测季风应该加强，”拉蒙特·多尔蒂的凯文·安丘凯蒂斯说，他指出了气候科学家目前正在努力解决的难题之一我们的目标之一是试图更好地理解是什么在更长的时间尺度上控制季风的强度，以便我们能够区分自然变化与人类活动和温室气体的影响。”

预测亚洲季风模式如何变化的挑战反映了一个更大的问题，即了解全球不同地区未来的气候变化。

明尼苏达大学的地质学者和古气候学家海成说，“我们并没有更好地了解全球平均变量是如何发生变化的，而不是区域性的变化。”阿特拉斯并没有直接参与到该项目中。在解释长期历史数据集的效用时，他说：“任何气候模型的一个基本测试是：它能复制过去发生的事情吗？如果不能，你怎么能对你的模型有信心来预测未来？”

拉蒙特·多尔蒂的研究人员将目光投向了蒙古熔岩区，他们对过去降水量的长期代理记录进行了探索，并据此对未来的气候模型进行了检验。

“我们正在寻找树皮最少、风化程度高、基部呈球茎状的树木，”佩德森一边说，一边在黑色熔岩上搜寻枯木。尽管科学家们在回到实验室之前无法确定树木年轮样本的年代，但某些视觉线索表明哪些树木，无论是站立的还是倒下的，可能是最古老、最有希望进行检验的。佩德森戴上静音耳机，向我招手让我退后，然后用电锯锯切下躺在地上的一棵西伯利亚松树的横截面。回到实验室，他会把它打磨成细颗粒，然后在显微镜下检查戒指。

与此同时，安丘凯蒂斯轻轻地敲着一棵参天大树。”你可以通过声音判断它是否腐烂，内部是否中空，“这会使树木年轮很难恢复和研究。判断这落叶松是一个很好的候选人，他用一个树木取样器提取一个圆柱形样品大约一支铅笔的宽度。他把它塞进一根吸管里，这根吸管兼作一根鞘，把树芯藏在地里。”如果你有一个足够大的树轮年表网络，你可以看到过去气候的空间表达和过去干旱的范围，”Anchukaitis说。

蒙古是一个重要的研究地点，位于季风雨带的外缘。但受季风模式变化影响的人口最多的国家是印度和中国。

大多数气候模型预测，随着世界变暖，季风降雨将变得更加严重，部分原因是一个基本的物理定律：随着空气变暖，它能够保留更多的水分。”全球气温每升高1摄氏度

一位科学家说，生计、水安全和能源安全都与季风季节的数量和及时到来有关。

“平均温度，你可以预期空气中的水蒸气会增加7%，”他解释说威廉·布斯耶鲁大学地质与地球物理系助理教授。

Krishna Kumar Kanikicharla是印度热带气象研究中心以及政府间气候变化专门委员会未来区域气候变化工作组的主要协调人。他的实验室致力于预测南亚季风将如何受到气候变化的影响。

“假设预计到本世纪中叶气温将上升2摄氏度，我们预计季风可能会减少，但降雨量将增加，增加量约为8%至10%，”Kanikicharla通过Skype从印度普纳说，目前普纳正经历夏季季风降雨(Kanikicharla说，印度每年70%到80%的降雨发生在6月到9月之间。）同时，印度雨季的持续时间可能会缩短，从今天平均60天的大雨，缩短到未来大约40到50天。

他说：“这意味着，我们预计在更短的时间内会有更大的降雨，这对洪水管理以及储存未来用水都有影响。”此外，季风降雨的变异性在未来可能会增加……这可能导致更多的洪水和更多的干旱。”

在一个一半以上人口从事农业的国家，Kanikicharla很快指出季风降雨是如何决定生活节奏的：“生计、水安全和能源安全都与季风季节的数量和及时到来有关。”

在过去的几年里，季风使模型变得混乱，实际上给印度和其他地区带来了较少的降雨。Kanikicharla说，今年印度的总降雨量下降了20%以上，并补充说“今年对印度来说将是艰难的一年，存在很大的不确定性。”

季风没有像预期的那样出现的一个原因可能是大量的污染和黑碳——来自烹饪火灾和柴油废气等来源——正从中国、印度和亚洲其他地区蓬勃发展的经济体喷发到大气中。今年夏天发表的一篇论文自然气候变化他说，大气层中较高的这种污染可以将太阳辐射反射回太空，减少表面变暖，预计这将导致更潮湿的天气。但该研究的作者说，许多问题仍然没有答案，并指出，黑碳颗粒可以有其他影响-包括吸收大气中的热量-可以影响季风。

中国目前正经历季风带来的各种影响，从中国南方的持续干旱到中国北方今年的季风季节。北京大学季风与环境研究小组的教授魏红倩说，虽然三个区域季风系统——南亚季风、东亚副热带季风和东南亚/太平洋热带季风——部分是由陆地海洋温差造成的。预计气候变化对印度和中国季风的影响会有所不同：“南亚季风只会在强度上发生变化，而东亚季风的降雨带将向北推进。”

夏威夷大学气象教授斌望今年夏天访问中国兰州进行实地考察。他给出了类似的评估：“一般来说，最近的模型结果表明，亚洲季风降雨将增加，特别是在东亚地区——中国北部和蒙古以及俄罗斯、韩国和日本的部分地区。另外，季风在地理范围上将向西和向北延伸一点。潮湿的空气将比以前更多地渗入陆地地区。”

如果是这样的话，这听起来可能是蒙古牧羊人寻找更绿色牧场的好消息。但王也对科学家们仍在对季风模型进行微调的程度提出了警告：“对过去的研究有助于了解未来的变化，”他说但在评估作用于气候系统的所有不同力量时，我们仍需谨慎。”