一个小男孩在利比亚高止山脉地区饲养他的山羊,在过去的100年中,该山羊主要转变为沙漠。

一个小男孩在利比亚高止山脉地区饲养他的山羊,在过去的100年中,该山羊主要转变为沙漠。塔哈·贾瓦西(Taha Jawashi)/法新社/盖蒂图像

重新绘制地图:世界的气候区域如何变化

全球温度上升正在改变地球周围的气候区,对食品和水安全,当地经济和公共卫生的影响。这是对已经在移动的一些独特功能的鲜明看法。

随着人类引起的排放改变地球的气氛,人们重塑了景观,情况正在迅速变化。北极冰的后退线已经成为头条新闻多年,因为我们星球顶部的白色斑块急剧收缩。海洋正在上升,吞噬了海岸线。随着合适的气候移动的斑块,植物,动物和疾病正在移动。

有时,地图上的线条实际上可以重新绘制:小麦将要生长的地方,或者龙卷风倾向于形成,沙漠结束的地方,冷冻地面解冻的地方,甚至在热带地区的边界所在的地方。

在这里,我们总结了面对气候变化的一些著名功能,这些功能已转移,并将地图从生活在边缘的人们下拉下来。关于全球变暖的一切都在改变人们种植食物,获取饮用水的方式,并生活在越来越多地被热浪淹没,干燥或炸毁的地方。看到这些更改实际上是在地图上绘制的,有助于将这些影响锤击回家。


热带地区每十年30英里越来越大

热带地区每十年扩大了半学位。资料来源:Staten等,《自然气候变化》,2018年。凯蒂·皮克(Katie Peek)的图形。

在地图集上,热带的边界由癌症的热带和摩ri座的热带标记,北部和南部约23度。这些线取决于12月和6月的Solstices的太阳直接位于头顶的位置。但是从气候的角度来看,大多数科学家将热带地区的边缘绘制在哈德利电池的附近边界上 - 一种大规模的循环模式,热空气在赤道上升起,然后倒回到地球,凉爽,较干燥,周围的某个地方向北30度(撒哈拉沙漠和墨西哥的顶部)和南30度(卡拉哈里沙漠的底部)。

“热带”一词通常会想到雨林,五颜六色的鸟类和郁郁葱葱的叶子,但是我们星球中部地区的绝大多数实际上是非常干燥的。“比率大约是100比1,”华盛顿州里奇兰太平洋国家实验室的气候科学家江卢说。大约十年前,科学家首先注意到这条干腰带似乎正在越来越大。随着亚热带向北和南方的推动,热带地区的干燥边缘正在扩大,将不断发展的天气带到包括地中海在内的地方。同时,大雨的较小赤道区域实际上是在收缩,卢说:“人们称其为热带挤压。”

Lu及其同事在8月发表的一篇论文中跟踪了Hadley Cell如何以及为何扩展。他们发现自1970年代后期开始卫星记录以来,热带地区的边缘一直在大约移动每十年的0.2-0.3纬度度(在北部和南部)。卢在某些地区已经发生了巨大的变化 - 平均30年以上的时间大约是一定程度的纬度或约70英里,但在某些地方,干燥的膨胀更大。结果是它在潮湿和干燥的位置之间的边界是向北推动,甚至使国家北部到达德国和英国干旱。同时,已经干燥的地中海国家真的感觉到了这一变化:例如,2016年,东地中海地区有其变化900年来最严重的干旱。上一次热带地区向北扩展(从1568年至1634年,由于自然的气候波动),干旱有助于引发奥斯曼帝国的崩溃。

卢的团队报告说,哈德利牢房发生了变化的原因,包括南半球的臭氧孔和亚洲空气污染中的黑色烟灰,以及温室气体的空气温度升高。卢说,海面温度的变化似乎导致了至少一半的变化。卢说,这意味着预测未来的热带扩张是困难的。“我们不能在上面写一个数字,但是我们有一个大概的想法,它将不断提高。”


自1920年以来,撒哈拉沙漠已经大10%

自1902年以来,撒哈拉沙漠(Sahara Desert)增长了10%,在冬季,在某些地方向北前进了多达500英里。资料来源:Thomas&Nigam,《气候杂志》,2018年。凯蒂·皮克(Katie Peek)的图形。

世界上最大的温暖天气越来越大。撒哈拉沙漠已经覆盖了360万平方英里,该地区几乎与美国一样大。沙漠的边缘由降雨定义。通常在地面每年仅4英寸的地方绘制该线。当马里兰大学的海洋和大气科学家娜塔莉·托马斯(Natalie Thomas)和苏曼特·尼加姆(Sumant Nigam)着眼于从2013年到1920年延伸的记录时,他们发现撒哈拉沙漠的这些边界已经向北和南部爬行,使整个地区成为了整个地区10%更大。

这种变化预计会降低某些国家种植粮食的能力,这似乎不公平。“从道德上讲,我们如何应对发展中国家正在付出代价的事实?”托马斯说。1990年代的一项研究表明,植物可以在撒哈拉的干燥南部边缘生长的极限几乎移动南81英里在1980年至1990年的10年中。

Across most of the Sahara the change is on the order of tens of miles over the study period, but in other spots it’s far more dramatic: Libya has gone from being mostly not desert in 1920, to mostly desert in 2013, as the line there has advanced a shocking 500 miles or so in winter months. Lake Chad, which sits on the southern edge of the Sahara, shrank dramatically from 9,600 square miles in the 1970s to less than 770 square miles in the 1990s, in part due to reduced rainfall in the Sahel, the dry region just to the south of the Sahara.

Nigam和他的同事计算得出,大约三分之二的变化可能是由自然气候周期(例如大西洋多年代振荡和太平洋十年际振荡的,有助于确定降雨量的)来解释的。他们认为,剩下的第三位归结于气候变化 - 例如,由于热带气候驱动的极端蠕动,沙漠的北部边缘似乎正在移动。


第100子午线已移动140英里

北美的干旱西平原与第100子午线附近的东部地区相遇。自1980年以来,这个气候边界已移动约140英里。资料来源:Seager等,《地球互动》,2018年。凯蒂·皮克(Katie Peek)的图形。

早在1870年代,科学家和探险家约翰·韦斯利·鲍威尔(John W188最新下载地址esley Powell)注意到北美干旱的西平原与东部地区的干旱西平原之间发生了鲜明的过渡。正如他写的那样,“从向西到西部的西部,观察到了一个美妙的转变”:“草的茂盛生长”让位于偶尔的仙人掌。这两个地区之间的界线从墨西哥到曼尼托巴省,直接穿过大陆的面包板。在东方,农民主要种植爱好雨的玉米。在西方,主要是耐旱的小麦。

长期以来,这种气候过渡一直被称为第100子午线,在与之大致相匹配的纵向线之后。但是在三月,哥伦比亚大学拉蒙特 - 多赫蒂地球观测站的气候科学家理查德·西格(Richard Seager)和同事出版了文件显示过渡是在移动中

线路存在的原因有很多:落基山脉迫使潮湿的空气从太平洋吹到风雨前雨水到达平原之前。墨西哥湾的大西洋风暴和风向东部带来了水分。现在情况正在改变。北部平原的降雨量并没有太大变化,但是温度的升高正在增加土壤和干燥的蒸发。同时,由于风模式的变化,降雨正在进一步下降。Seager计算得出,这总数自1980年以来似乎已经向东约140英里移动了这条线。他说,到目前为止看到的转变可能是由于自然变异性造成的,但这符合我们期望由于气候变化而继续发生的事情。随着地球的变暖,它将继续向东移动。

U.S. farmers don’t seem to report problems or changes yet, Seager says, but he predicts that the country’s agriculture will eventually have to adapt, by adding more irrigation, for example, using different seeds, or shifting their crop entirely from one plant to another.


Tornado Alley在30年内已移动了500英里

自1980年代中期以来,美国龙卷风地层的热点随着温度的变化而移动了500英里。资料来源:Agee等,《应用气象与气候学杂志》,2016年。凯蒂·皮克(Katie Peek)的图形。

作者绿野仙踪可能是为了某种原因而选择堪萨斯州的堪萨斯州:从南达科他州到德克萨斯州的“ Tornado Alley”中间是Smack Dab,这是臭名昭著的破坏性风暴。但是事情在变化;研究表明,龙卷风现在更有可能撞到南部各州的东部约500英里,包括田纳西州和阿拉巴马州。

印第安纳州普渡大学的地球科学家Ernest Agee和同事们着眼于龙卷风活动可以追溯到1950年代当现代龙卷风的记录开始并将其前30年的记录与下一个30年进行了比较时。这显示了龙卷风击中最难的情况,无论是在龙卷风总数和龙卷风天数方面。在研究期的上半年,从1954年到1983年,俄克拉荷马州的一个地区是国王,共有477次龙卷风。但是该地区的龙卷风计数急剧下降,在研究期的下半年,从1984年到2013年。与此同时,阿拉巴马州北部的一个同等规模的地区撞到了48%至477个大型龙卷风。作者认为,田纳西州的暴力龙卷风数量从14天到28天翻了一番,这可以说是龙卷风活动的新心脏。

研究人员不知道为什么会发生这种转变。合着者萨姆·柴尔德斯(Sam Childs)指出,科罗拉多州立大学的大气科学家萨姆·柴尔德斯(Sam Childs)指出,部分原因可能归因于谁报道了龙卷风。“风暴预测中心位于俄克拉荷马城。起初有很多报道,随着时间的流逝,这种报道正在扩大。”“但是肯定也有气象效应。”他指出,龙卷风的转变与天气的变化相匹配。在研究的后半段,美国东半部的华氏度约为1.2度,使气候可能与此举有关。

天气和龙卷风之间的一般联系已经确定。龙卷风需要形成几件事,包括温暖,湿,浮力的空气和高风剪。作为100Th子午线向东移动,它将更干燥的条件向东推动(俄克拉荷马州就在那条线上)。但是很难说田纳西州为什么看到更多的东西,而龙卷风活动的未来很难预测。


植物坚硬的区域在美国向北移动,每十年13英里

自1990年以来,美国的强力区域越来越轨道在冬季的平均低温下向北变化了一半。资料来源:美国农业部。凯蒂·皮克(Katie Peek)的图形。

众所周知,跟踪哪些植物在您居住的地方的状况或何时种植西红柿以避免春季霜冻的最简单方法是通过注意到您的“坚固的区域。”在阿拉斯加和西伯利亚1区的冷冻深度中,您可能想种植类似Yarrow的东西以生存越冬。在美国中西部砍伐玉米带的5区中,您可以在3月或4月种植芦笋。

坚固的地图在世界各地都出版,但最容易看到这个想法在美国首次发展的变化。美国农业部的坚固图于1960年首次出版,是基于任何给定位置的平均年度最低温度 - 这是确定像橙树一样多年生作物是否会在最冷的月份中发挥作用的重要作用。每个区域都标出10度F频段,区域1至60至60至70摄氏度中的10度F频段。更新,在2012年,该国将近一半的升级到1990年的一半更高区域。换句话说,所有线平均都向北移动。该地图的作者报道说,这部分归功于更详细的映射技术,而且还因为在最近的数据集中温度更高。

制作2012年修订的研究人员不再说变化是由于气候变化造成的,尤其是因为他们如何制作地图的方法从一个版本到另一个版本发生了很大变化。但是其他人也跟进了同样的想法,以表明气候变化是如何转移美国强硬区的。

爱达荷大学的劳伦·帕克(Lauren Parker)和约翰·阿巴佐格鲁(John Abatzoglou)跟踪从2041年到2070年,在未来的全球变暖场景下,艰苦的区域将会发生什么,并发现这些线路将继续以每十年13.3英里的“气候速度”继续向北行进。他们指出,这意味着三种主要经济作物的商店变化。杏仁将看到其合适的生长范围从1971 - 2000年美国大陆的73%扩展到2041 - 2070年的93%。Kiwifruit在同一时期将从23%升至32%,橘子从5%增加到8%。

因此,野性区的转变对于美国多年生经济作物来说是个好消息,但不一定是北美或全球粮食安全总体上的好消息。帕克说:“从好的方面来说,如果我们可以扩大种植农作物的范围,那是一件好事。”但是,她补充说:“另一方面,您还可以扩大杂草和害虫。”


永久冻土线在加拿大部分地区已有50年的北部80英里

随着全球空气温度的升高,多年冻土正在向北撤退,在加拿大地区半个世纪以上,极端向极点移动了80英里。资料来源:伯克利地球。凯蒂·皮克(Katie Peek)的图形。

随着地球的温暖,北极感觉最多:北部地区的温度升高约为全球平均水平的两倍。这对该地区的永久冻土产生了巨大的影响,该地面通常全年冻结。随着线的平均温度为0摄氏度的平均温度向北移动,多年冻土线也向北移动。美国国家雪与冰数据中心的多年冻土专家凯文·施弗(Kevin Schafer)说:“他们一起大致追踪了。”

永久冻土的文献并不十分记录在地下,因此看不见卫星,北极仅被气象站覆盖。Schafer说:“北部没有太多的测量。”这意味着到目前为止,多年冻土融化的许多证据要么是轶事或限于特定监控区域。加拿大北部的一项研究发现,詹姆斯湾周围的永久冻土在50年内已撤退了80英里。Schafer说,对钻孔的地面温度的研究也揭示了可怕的变化率。他说:“我们看到的是20米,每十年的高达1-2度C。”“在永久冻土世界中,这是一个非常迅速的变化。非常迅速。”

未来看起来很可怕。一项研究预测,到2100年,永久冻土覆盖的区域可能会从近400万平方英里缩小到少于40万;阿拉斯加的大多数格陵兰岛的南端将不含永久性。

预计在本地和全球水平上,影响将是巨大的。目前,永久冻土的作用像水泥,使地面保持牢固并不受水的不渗透。由于解冻,建筑物和基础设施崩溃。在俄罗斯北部城市Norilsk,建筑物已经在倾斜,破裂并受到谴责。在伯特利,阿拉斯加,道路屈曲,房屋倒塌。北极的许多无数湖也会流失。Schafer说:“这将对[地区]生态学产生巨大影响。”同时,解冻还将释放大量的气候温暖甲烷到大气中。


小麦带每十年最多160英里向极力推动

在1990年至2015年之间,由于干燥的情况比平均条件干燥,澳大利亚大部分小麦带的产量下降了。从该地图中消失的区域是输出下降50%或更多的区域。资料来源:Hochman,Gobbett和Horan,《全球变化生物学》,2017年。凯蒂·皮克(Katie Peek)的图形。

澳大利亚以其内部沙漠和沿海海滩而闻名,也是地球上最大的小麦出口商- 在加拿大,俄罗斯和美国之后,该国南部边缘的耕地正在萎缩,其潜力越来越多。

在1860年代,测量师乔治·戈德(George Goyder)绘制了一条线,以显示澳大利亚耕地边缘结束的地方。一个多世纪后,戈德的线路仍然被认为是确定该国“裁剪腰带”的重要特征。但是气候变化使土地变得更干燥,有效地向南推进线

鉴于其土壤,气候和其他因素,任何给定的土地都有其可以支持的小麦的“理论潜力”。降雨量和温度较高的降低已经降低了澳大利亚南部的理论潜力自1990年以来27%。到目前为止,农民设法适应了不断变化的条件,并从土地上挤出了相同数量的小麦。通过调整诸如种子和收获实践之类的事情,他们从1990年的38%的理论最大收获占2015年的38%,但只能持续这么长时间 - 通常只能达到任何给定的任何给定的80%的约80%parcel of land’s maximum potential. Once they hit that limit, Australian farmers probably won’t be able to counteract the effects of the changing climate any longer. Zvi Hochman, of Australia’s Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO), says he expects to see actual yields start to drop around 2040. Places like the farming community of Orroroo, currently right on top of Goyder’s line, will be “受到重大影响”,阿德莱德南澳大利亚大学的朱莉娅·帕安塔多西(Julia Piantadosi)写道,他们将无法按照今天的方式继续耕种。

北美看到相反的现象:它的耕地向北倾斜,将小麦带扩大到越来越高的纬度。科学家们项目可以从今天北约55度到达最多北65度- 阿拉斯加费尔班克斯的纬度 - 到2050年。每十年约160英里。这并不是所有的好消息,因为南方的边缘变得更干燥,更热,农业生产力较低。一项研究表明,美国农民可能不得不改变他们种植的小麦菌株,而法国和土耳其将不得不在灌溉系统上进行大量投资。在亚洲,预计将占全球小麦生产的15%的印度倾向平原被预计成为2050年热应激,显着降低产量。

更正,2018年10月23日:本文的较早版本错误地指出,一个纬度等于100英里。实际上,平均水平将近70英里。