就干旱条件的严重程度而言，过去 400 年来，西欧和中欧大部分地区的 2015-2018 年夏季干旱异常严重。这表明人为的全球变暖的影响。然而，17、18世纪时常发生多年旱情，虽然没有那么严重。
这是Communications Earth & Environment杂志上一项新研究的结果。它是由墨尔本大学的 Mandy Freund 和 GFZ 德国地球科学研究中心的 Gerhard Helle 领导的研究小组进行的。他们通过分析欧洲森林站点网络中 树木年轮中碳 ( 13 C/ 12 C) 和氧 ( 18 O/ 16 O)的同位素比率，重建了欧洲夏季水文气候。
这是第一个基于对气候高度敏感的树木年轮同位素的空间场重建。这为研究人员提供了一种独特的工具，用于以全球概览和区域差异化的方式调查过去几个世纪的气候发展。
欧洲水文气候发展
最近，欧洲的洪水和干旱有所增加。这些极端事件是欧洲水文气候复杂动态的一部分。获取区域到局部范围内极端事件频率和强度动态的精确空间分辨率图像是一项挑战，尤其是在长期气候变率的背景下。由于能够正确反映区域差异的空间明确数据系列的可用性相当稀少，因此人们对整个欧洲的长期时空水文气候变化知之甚少。
2015年至2018年的欧洲夏季干旱尤其引发了关于它是否属于气候波动的正常范围或人为变暖的结果的讨论。
重建过去 400 年水文气候的新方法
为了解决这个问题，对过去 400 年欧洲水文气候进行了空间解析重建，并发表在《地球与环境通讯》杂志上。它基于对稳定的碳和氧同位素的分析，即这些元素具有不同质量的变体，来自欧洲 26 个森林地点的老树。碳13 C 与12 C 和氧18 O 与16 O的同位素比率分别是树木生长时干旱和水分的指标。
与其他自然环境或气候档案(如湖泊沉积物或冰川冰)相比，树木分布广泛，它们的年轮提供了关于长期和相关时间频率的水文气候变化的年度解决和绝对日期信息，从每年到每年百年。
该研究主要由 GFZ 德国地球科学研究中心前气候科学家、现供职于澳大利亚墨尔本 CSIRO 的 Mandy Freund 设计和领导。它起源于 GFZ 第 3.4 节气候动力学和景观演变的倡议，特别是树木年轮实验室负责人 Gerhard Helle 和柏林自由大学气象研究所教授 Ulrich Cubasch 的倡议，作为 GEO.X 的一部分柏林和波茨坦地球科学研究网络。进一步的贡献来自其他亥姆霍兹中心(AWI、FZJ)和墨尔本大学的同事。
异常严重的干旱 2015-2018 和过去的气候阶段
“我们的研究表明，2015-2018 年的多年夏季干旱事件——就其强度而言——在多世纪的背景下是非常不寻常的，对于中欧和西欧的大部分地区来说是前所未有的。这表明欧洲夏季干旱在过去年可能会受到人为变暖的影响，”Freund 说。
然而，重建提供的证据表明，过去也发生过多年干旱，特别是在 1645 年至 1715 年所谓的蒙德极小期期间，即所谓的小冰河时期，当时太阳辐照度低于今天，黑子很少见。这种在低太阳辐照度期间对多年干旱的惊人观察仍然是未来研究的主题。
“总而言之，我们发现欧洲水文气候变化的三个不同阶段与 1860 年左右的蒙德极小期和小冰河时代结束相吻合，”不来梅港 AWI 的 Daniel Balting 说。
从 1600 年到大约 1650 年，一个相当潮湿的气候阶段，主要在欧洲中西部和西北部，然后是大约 200 年的相当干燥的时期，主要在地中海、东欧和北欧发生了所描述的长期干旱，以及从大约 1875 年开始，夏季气候较为温和的阶段一直持续到 20 世纪中叶。从那时起，研究人员观察到气候变干燥的趋势，这可能与人为变暖有关。
关键方法：调查树木年轮中的同位素比率
“树木年轮稳定同位素记录是夏季水分条件对气候非常敏感的指纹。它们在很大程度上独立于树种、树龄和地点。因此，树木年轮稳定同位素不同于更经典的树木年轮宽度的树木年代学参数和木材密度，”该研究的首席研究员 Freund 解释道。
在这 26 个地点中的每一个地点，纤维素都是从古老的活树的年轮中获取的，并使用标准同位素分析方法进行了检查。同时，可以使用树木年代学方法对样本进行精确的年代测定。
碳和氧同位素比率树木年轮中包含的气候信号源自略有不同的过程。
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