美国、亚洲中部和非洲南部等地的降雨减少，以及非洲萨赫勒、印度和加勒比等地降雨的增加均与人类活动相关。除了温室气体排放量的增加，人类活动造成的污染以及大型火山喷发产生的气溶胶是整个工业时代全球干旱模式形成的“主要诱因”。

指纹寻踪

干旱是带来经济损失最大的气象灾害之一，不仅威胁生态系统，还会对农业及人类社会造成严重影响。

然而有科学家认为，了解气候变化如何影响全球范围内的干旱风险仍旧是一个不小的挑战。由于观测记录短、干旱周期长，这项研究在世界上很多地方都难以开展。这也导致几乎没有适合做研究分析的机会。

科学家表示，“人类指纹识别”这种研究方法被用来区分自然因素和人为因素对全球气候的影响。无论何时，我们经历的气候都受到许多因素的影响。其中一个因素是地球气候的内部“噪音”——纯粹的自然波动，例如厄尔尼诺和拉尼娜。此外，气候还受到许多外部因素的影响，而这些因素的作用时间和地点各不相同。比较重要的人为因素包括温室气体排放和受污染的气溶胶。重要的自然因素则包括地球气候的自然波动和大型火山喷发释放出的气溶胶。

新研究使用气候模型，探索了1860年到2019年间全球干旱与降雨模式中代表着人类活动影响的“人类指纹”。

“干-湿模式”

通过模型模拟，研究人员发现了人类活动对全球干旱模式影响的两种不同方式。自1950年以来，人类制造的温室气体和大气颗粒物污染以两种截然不同的方式在温度、降水和区域性干旱方面造成了全球性的影响。这两种“人类指纹”具有统计显著性。第一种“人类指纹”是自1950年以来全球范围内干旱与极端降雨（即“干-湿模式”）模式的加剧。

自19世纪中叶以来，全球各大洲总体上变得愈加干燥。降雨量大幅度减少的地区包括泰国、印度尼西亚和中国东部在内的地区，以及美国加州地区。研究指出，这些变化很大程度上是由数十年来温室气体排放量的增加所导致的。

燃烧过程中产生的微小颗粒污染物——人造硫酸盐气溶胶，是第二大诱因。人造硫酸盐气溶胶通过将太阳光反射回太空，从而降低了地表温度，部分抵消了温室气体造成的变暖效应。火山喷发释放的自然气溶胶作用原理与此类似，但只存在于喷发后的1～3年。

1860 年至 2019 年全球范围内局部降水异常（上）和“气候湿润指数”（CMI，下）情况

“热带辐合带”

研究团队在热带辐合带的相关变化中发现了第二类“人类指纹”。

热带辐合带是环绕地球赤道附近的一个巨大的低压带。它主导着大部分热带地区的年降雨模式，是影响着数十亿人生活的重要气候特征。地球上最强烈的降水就发生在热带辐合带。这个热带雨带形成于南半球和北半球的信风汇合之处。气团汇合后上升到大气层中，凝结后产生强降雨。

热带辐合带每年在热带地区南北徘徊，大致与太阳随季节变化的位置相同。该新研究还发现，人为因素已经对热带辐合带的轨迹产生了影响。直到20世纪80年代以前，主要的影响因素仍然是人为气溶胶。受欧洲和北美排放的人造颗粒污染的降温作用影响，南北半球之间的温度差异加大。这种温度反差使热带雨带（热带辐合带）向南移动，远离更凉爽的北半球，从而导致美国西部降雨增多，萨赫勒地区和印度降雨减少。

然而，20世纪80年代后期，人为导致的气候变暖成为了主要的影响因素。1980年以后，北半球变得比南半球更温暖。这有两个原因。第一，北美和欧洲出台了防治污染相关法规，减少了人为气溶胶排放。第二，温室效应使得大部分被土地覆盖的北半球比大部分被海洋覆盖的南半球升温更快。因此，热带辐合带在1980年以后向北回移，从而造成美国西部降雨减少，而萨赫勒地区降雨增多。

过去一个世纪以来，全球干旱模式发生了复杂变化。主要诱因是温室气体的持续增加、颗粒物污染排放的复杂时间演变和火山喷发。要充分解释温度、降水和干旱同时发生的变化，必须综合考虑所有诱因。

鉴于温室气体排放仍在继续，而许多地区的气溶胶排放量已经呈现下降趋势，这项研究将有助于预测气候变化条件下干旱的演变。