在全球增温背景下，干旱成为困扰人类社会最紧迫的问题之一。人类活动所导致的持续气候变化没有减弱，在一些地区反而逐渐加剧。近年来，连续的极端干旱事件席卷了欧洲大部分区域，给当地农业、环境，甚至人类生命造成了毁灭性的影响。欧洲南部分布最广的气候类型是地中海气候，夏季炎热干燥，极易发生干旱事件。与欧洲其它区域相比，欧洲南部的干湿演化特征是怎样的？如何评估最近的气候异常以及人类活动在其中的贡献？要回答这些问题，需要获取超过器测记录时段的干湿变化特征序列，将最近的极端干旱异常放在长时间尺度的背景下进行探讨，进而评估自然和人类活动的影响。
树木年轮是研究过去气候变化的首选代用资料之一，具有空间分布范围广泛、定年准确、分辨率高及复本量好等特点。树轮氧同位素受蒸发和降水氧同位素的影响，两者都与区域温度和水分条件密切相关。当水分胁迫或温度较高时，树木中的氧同位素（18O）富集，树轮氧同位素值较高，反之树轮氧同位素值则较低。因此，树轮氧同位素近年来被广泛用于区域干湿变化的重建。
为理解欧洲南部干湿变化特征及其机制，中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室安文玲副研究员、郭正堂院士、郝青振研究员、许晨曦研究员，联合塞尔维亚诺维萨德大学的Markovic教授和Gavrilov教授、波黑巴尼亚卢卡大学的Govedar教授及南京信息工程大学的孙善磊教授和孙悦博士研究生，基于在欧洲南部采集的波斯尼亚松的树轮氧同位素（图1），系统探讨了欧洲南部地区过去300年来的干湿变化特征，以及人类活动对欧洲干旱的影响。
图1 研究区域地理位置（图中红色五星为采样点）、欧洲地区4-8月水汽场（箭头）和1901-2019年干湿变化指数变化趋势（填色区域）
通过对5棵树芯1198个样品的测量，研究团队建立了欧洲南部过去300多年来（1711-2019年）的树轮氧同位素序列。根据树轮氧同位素与当年4-8月干湿变化指数的高度相关关系（相关系数为-0.70，自由度为119），重建了欧洲南部过去300多年来的干湿变化，解释方差为49.5%（图2）。
图2 树轮氧同位素重建欧洲南部干湿变化（a），及欧洲南部和北部干湿变化的“跷跷板”模式（b，1711-2019年欧洲南部干湿重建与欧洲区域夏季干湿格点数据空间相关）
重建序列显示，欧洲南部地区干湿变化指数呈下降趋势，尤其是1850年以来区域干旱化趋势显著增强（图2a）。通过与大尺度的空间格点干湿变化对比发现，欧洲南部和北部的干湿变化呈现“跷跷板”的相反模式，而且这种模式在过去300年来都比较稳定（图2b）。将欧洲南部和欧洲其它区域的夏季干湿重建进行对比发现，除欧洲北部外，其它区域均自1850年呈现干旱化趋势，其中，欧洲南部和中部的干旱趋势最为剧烈（图3）。
图3 欧洲南部干湿变化重建序列（b）与欧洲东部（a）、中部（c）、西部（d）、北部（e）干湿变化，及北大西洋涛动重建序列（f）对比
进一步分析发现，欧洲南北相反的干湿变化模式可能是北大西洋涛动的位相变化导致的（图3f）。而欧洲南部和中部1850年以来的显著干旱化可能主要是人类活动引起的增温造成的。结合模型数据发现，欧洲南部和中部1850年以来，温室气体强迫下陆气耦合强度显著高于自然强迫（图4a, b）。陆气相互作用中最重要的一个方面就是土壤湿度与温度的耦合。1850年以来区域持续增温，蒸发增强，土壤湿度降低，引起土壤表面蒸散减弱和土壤感热增强，导致水循环减弱、大气层结稳定，从而进一步造成温度增加和降水减少，加剧区域干旱。再分析数据的分析也表明，最近几十年来，除欧洲北部部分区域外，欧洲北部和中部的陆气耦合强度均呈增强趋势（图4c），而且欧洲南部的陆气耦合强度显著高于其它区域（图4d）。
图4 1850-2019年欧洲南部和中部陆气耦合强度（a ,b，CMIP模型数据），及再分析数据得到的1951-2019年欧洲地区陆气耦合强度变化趋势（c）和欧洲南部（蓝色线）、中部（红色线）陆气耦合强度变化序列（d）
2022年欧洲再次发生大范围的干旱事件，持续时间长，几乎波及整个欧洲，被称为过去500年来最干旱的一年。本研究结果揭示了人类活动排放温室气体增加造成的增温背景下，欧洲大部分区域陆气耦合强度增强，加剧了区域干旱化。这均表明未来欧洲面临的干旱形势极为严峻。
研究成果发表于国际学术期刊CEE（安文玲，许晨曦*，Slobodan B. Markovic，孙善磊，孙悦，Milivoj B. Gavrilov, Zoran Govedar，郝青振，郭正堂. Anthropogenic warming has exacerbated droughts in southern Europe since the 1850s[J]. Communications Earth & Environment, 2023: 232. DOI: 10.1038/s43247-023-00907-1）。研究受到国家重点研发计划政府间重点专项（2017YFE0112800）国家自然科学基金（41888101, 41877457, 42022059）等多个项目资助。
