海洋溫度可能正在保護地球免受全球乾旱的影響

研究小組研究了世界不同地區的乾旱是如何開始的以及它們是否大約在同一時間發生。該研究由 IITGN 的 Udit Bhatia 博士領導，IITGN 和德國萊比錫亥姆霍茲環境研究中心 UFZ 的研究人員也做出了貢獻。

「我們將乾旱的發生視為全球網路中的事件。如果兩個相距遙遠的地區在短時間內進入乾旱，則它們被視為同時發生，」IITGN 機器智慧和復原力實驗室以及人工智慧復原力和領導力中心 (ARC) 的主要作者兼首席研究員 Bhatia 博士解釋道。

全球「乾旱震央」和作物風險

透過繪製數千個乾旱聯繫圖，研究人員確定了幾個經常成為乾旱活動主要中心的地區。這些所謂的「乾旱中心」包括澳洲、南美洲、南部非洲和北美部分地區。

研究團隊也將氣候模式與歷史農業數據進行比較，以了解適度的乾旱條件如何影響糧食生產。他們分析了多個地區小麥、水稻、玉米和大豆作物的生產力。

「在許多主要農業地區，當發生中度乾旱時，作物歉收的可能性會急劇上升，通常超過 25%，在某些地區，玉米和大豆等作物的歉收率超過 40-50%，」IITGN 人工智慧科學家 Hemant Poonia 說道，他在該研究所完成了土木工程本科和研究生學習。

儘管如果乾旱同時影響許多農業地區，這些風險可能會變得嚴重，但研究人員發現，自然氣候過程有助於防止這種情況的發生。海面溫度的變化，尤其是太平洋的海面溫度的變化，限制了乾旱條件在各大洲蔓延的程度。

厄爾尼諾和拉尼娜現象塑造了全球乾旱模式

對這些變化模式影響最大的因素之一是厄爾尼諾-南方濤動，這是太平洋變暖和變冷的自然循環，影響世界各地的降水。

在厄爾尼諾現象期間，澳洲經常成為乾旱的主要震央，而其他地區則以不同的方式應對。當拉尼娜現像出現時，乾旱模式會再次發生變化，並且傾向於蔓延到更廣泛的地區。

「這些由海洋驅動的波動造成了區域反應的拼湊，限制了同時覆蓋多個大陸的單一全球乾旱的發生，」合著者丹麥·曼蘇爾·坦塔里（Danish Mansoor Tantari）解釋道，他曾是 IITGN 的碩士生博士學位，現在正在美國東北大學攻讀博士學位。

降雨和高溫影響乾旱的嚴重程度

研究人員也調查了降水和溫度如何共同影響乾旱的嚴重程度。他們的分析表明，降水量的變化約佔近幾十年來乾旱嚴重程度長期變化的三分之二。剩下的三分之一與溫度升高引起的蒸發需求增加有關。

「降水仍然是全球的主要驅動因素，特別是在澳洲和南美洲等地區，但在歐洲和亞洲等許多中緯度地區，溫度的影響明顯在增加，」通訊作者、亥姆霍茲環境研究中心的高級科學家羅希尼·庫馬爾博士說，他的工作重點是水陸系統與氣候之間的相互作用。

全球糧食安全的預警訊號

結果表明，大規模、數據驅動的氣候模式分析如何有助於保護全球糧食供應。透過將乾旱視為相互關聯的行星系統的一部分而不是孤立的氣候事件來研究，科學家可以在局部乾旱擴大為更廣泛的危機之前確定潛在的預警區域。

IITGN 首席水和氣候專家、印度最高跨學科科學獎尚蒂·斯瓦魯普·巴特納加爾獎得主維馬爾·米甚拉教授強調了更廣泛的影響。

「這些發現強調了國際貿易、儲存和靈活政策的重要性。由於乾旱不會同時襲擊所有地區，明智的規劃可以利用這種自然多樣性來緩解全球糧食供應。”

利用氣候洞察來降低未來風險

巴蒂亞博士指出，這項研究強調了了解氣候系統如何在暖化的世界中指導更好的政策決策。

巴蒂亞博士說：「我們的研究強調，面對地球變暖，我們並非無能為力。」透過了解海洋、降水和溫度之間的微妙平衡，政策制定者可以將資源集中在特定的干旱震中，並在一個地區農作物歉收導致另一地區價格上漲之前建立穩定全球市場的管道。

作者感謝 Anusandan 國家研究基金會 (SERB) 網路資助、Projekt DEAL 和永續城市人工智慧卓越中心 (AICoE) 的支持。