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为解决阿拉伯半岛古降雨重建难题，美国迈阿密大学研究人员开展了关于阿拉伯半岛晚全新世水文气候研究，得出该地区现代比过去 1600 年干旱 2.5 倍等结果，对未来气候预测意义重大。
一、研究背景
阿拉伯半岛，这片广袤的土地，气候变幻莫测。在漫长的历史长河中，它时而被暴雨侵袭，引发洪水泛滥，给当地带来灾难；时而又陷入干旱，水资源极度匮乏。然而，目前关于阿拉伯半岛现代降雨的基础数据少之又少，古降雨的重建更是困难重重。
过去的研究中，虽然有诸如洞穴沉积物（Speleothems）、树木年轮和地球化学分析等方法提供了一些线索，但它们只能给出 “更湿润” 或 “更干燥” 这样定性的概念，无法提供精确量化的数据。2024 年冬季，阿拉伯半岛发生的灾难性洪水，让人们更加迫切地想要了解这种极端天气的发生频率和触发机制。
为了填补这一关键空白，美国迈阿密大学的研究人员勇挑重担，开展了一项旨在获取阿拉伯半岛晚全新世（Late Holocene）高分辨率定量降雨记录的研究。这一研究不仅有助于深入理解该地区过去的气候演变，还能为未来的气候预测提供重要依据，意义非凡。最终研究成果发表在《Science Advances》期刊上。
二、研究方法
研究人员主要采用了以下关键技术方法：
- 沉积物岩芯分析：从位于亚喀巴湾（Gulf of Aqaba）水深 1770 米的 “NEOM” 深海卤水湖（brine pool）中获取两个岩芯样本。该卤水湖靠近海岸，能有效接收陆地冲刷物，且其缺氧、低 pH 值和高盐度的环境使沉积物免受生物扰动（bioturbation），保留了高保真的环境信号。
- 卫星数据与模拟：运用美国国家航空航天局（NASA）的多卫星 GPM-IMERG v.6 数据集，该数据集具有 30 分钟时间间隔和 10×10 km 的空间分辨率，可用于量化现代降雨情况。同时，利用 “Tsunami Squares” 方法进行基于物理的模拟，探究沉积物从陆地到海洋再到海底的传输过程。
三、研究结果
- 当代水文气候特征：研究人员通过分析 GPM-IMERG v.6 数据集发现，该地区年降水量变化极大。9 个覆盖研究区域的 IMERG 像素点数据显示，年平均降水量在 29.70 - 33.60 mm / 年之间，整体平均为 31.33 mm / 年。年降水量概率分布呈现非高斯长尾特征，变异系数较高。2000 - 2021 年期间，IMERG 记录到 1580 次降雨事件，其中 2018 年 10 月 25 日的降雨最为严重，平均降雨量达 41.23 mm。
- 晚全新世降雨频率和强度：在获取的卤水湖岩芯中，研究人员识别出 137 个可追溯至 504 - 1817 CE（公元纪年）的洪水沉积层。通过对这些沉积层的分析，并结合四种量化方法，发现现代时期比过去 1600 年干旱 2.5 倍。小冰期（Little Ice Age，1400 - 1850 CE）是最为湿润的时期，其降雨强度是现代的 5 倍。进一步分析发现，太阳总辐照度（Total Solar Irradiance，TSI）与降雨存在显著关联。光谱分析表明，降雨记录存在约 180 年和 500 年的显著周期，这可能分别与 Suess/de Vries 周期和 Bond 等人提出的约 520 年周期有关。相关性分析显示，降雨与 TSI 呈负相关。
- 洪水沉积层的物理模拟：研究人员利用 “Tsunami Squares” 方法模拟了 40 mm 降雨（30 mm 渗透量以上）在 1 小时内落入卤水湖流域的情况。模拟结果显示，1 小时降雨结束时，大量水流携带泥沙流入海洋，11.5 小时后，在卤水池中沉积了 7.4 mm 厚的洪水层，这与经验公式预测的 8 mm 厚度相符，支持了从岩芯得出的降雨估计。
四、研究结论与讨论
研究表明，现代仪器记录的阿拉伯半岛气候处于干旱极端状态。历史文献和早期目击者的描述也证实，过去该地区更加湿润，有丰富的植被和野生动物。例如，公元前 167 年，Agatharchides of Cnidus 就曾记载该地区有大量狮子、豹子等动物，这暗示当时植被繁茂，而如今该地区已变得干旱。
研究人员推测，区域降雨变化可能是由辐射驱动的大气环流变化导致的。在北半球小冰期，低 TSI 是重要的气候驱动因素，可能通过大气环流变化，如北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation，NAO）的负相位或大气脊（atmospheric ridging）等机制，使降雨带南移，增加了阿拉伯半岛北部的降雨量。
这项研究意义重大，它为阿拉伯半岛的气候研究提供了高分辨率的定量记录，有助于理解该地区气候的长期变化。同时，研究结果也为未来的水文气候预测提供了重要参考，在该地区快速城市化的背景下，对洪水防范和规划具有重要的指导意义。它让人们认识到，尽管当前阿拉伯半岛气候干旱，但过去曾经历过湿润时期，未来气候也可能发生变化，因此需要做好充分的应对准备。
