一项新的哥伦比亚工程研究表明，与气候变化和陆地 - 大气过程相比，世界将在下个世纪经历更频繁和更极端的干旱和干旱。研究人员证明，同时发生的土壤干旱和大气干旱主要是由一系列陆地 - 大气过程和反馈环路驱动的。他们还发现，在气候变暖的情况下，陆地 - 大气反馈将进一步加剧土壤干旱和大气干旱。该研究发表于今天的“美国国家科学院院刊”(PNAS)。

虽然早期的研究已经研究了大气和海洋过程如何驱动极端气候，但哥伦比亚工程团队一直致力于研究和模拟陆地 - 大气过程，特别是在建立可能非常具有破坏性的并发极端时。土壤干旱，以极低的土壤湿度和大气干旱为代表，以极高的蒸气压不足为特征，是高温和低大气湿度的结合，是推动植被死亡率和减少陆地碳吸收的两个主要压力因素。同时土壤干旱和大气干旱是土壤水分极低且蒸气压不足极高的时期。

“土壤干旱和大气干旱同时对自然植被，农业，工业和公共卫生产生了巨大影响，”地球与环境工程副教授，地球研究所附属机构Pierre Gentine说。“未来同时发生的土壤干旱和大气干旱加剧将对生态系统造成灾难性影响，并对我们生活的各个方面产生重大影响。”

研究人员将再分析数据集和模型实验结合起来，确定导致土壤干旱和大气干旱并发的主要陆地 - 大气过程，并利用气候模型和统计方法评估土地 - 大气过程如何影响并发土壤干旱的频率和强度。未来气候的大气干旱。他们面临的挑战是如何孤立陆地 - 大气反馈对同时干旱和干旱的影响。在尝试了许多不同的方法后，他们与苏黎世联邦理工学院大气和气候科学研究所的GLACE-CMIP5(全球陆地大气耦合实验 - 耦合模型比对项目)科学家合作，并使用了他们的模型实验。

Gentine的团队是第一个发现这种现象的人，并且惊讶于他们的工作产生了如此戏剧性的发现。

“大多数研究小组一直专注于评估干旱和热浪，但我们发现干旱和干旱之间的耦合比干旱和热浪更强，”该研究的主要作者，与Gentine合作的博士后Sha Zhou说。“同时干旱和干旱也会对碳循环产生更大的影响，因此我们认为这是研究的关键点。”

该小组发现，土壤干旱对大气的反馈是增加大气干旱频率和强度的主要原因。此外，土壤水分 - 降水反馈导致大多数地区更加频繁的极端低降水和土壤湿度条件。这些反馈循环导致并发土壤干旱和极端干旱的高概率。CMIP5模拟表明，陆地 - 大气反馈将进一步增加21世纪同时干旱和干旱的频率和强度，可能产生巨大的人类和生态影响。

在PNAS研究强调的重要性土壤中实现了一系列的流程和湿度变化的反馈回路影响地球近地面气候。

Gentine说：“我们在气候模型中更好地量化和评估这些过程的表现是至关重要的。如果我们要提供频率，持续时间和频率的可靠模拟，那么土壤湿度变化和相关反馈的精确模型表示是至关重要的。复合干旱和干旱事件的强度及其在气候变暖时的变化。最终，这将有助于我们减轻与这些事件相关的未来风险。“