【科學講堂】東非旱災難預料 氣候系統待掌握
大家可能不時聽聞，非洲東部發生嚴重旱災以致民眾糧食歉收。東非這個區域是否一直都是旱災頻繁？背後又有否什麼原因？這次就和各位探討一下。
為何有「東非氣候悖論」？
為何有「東非氣候悖論」？一直以來，氣候學中都有所謂「東非氣候悖論」，即不少氣候模型都預測，非洲東部的雨量應該隨着全球暖化而增加。但現實是從大約1980年到2010年間，東非較長的雨季（即3月至5月）中，降雨量卻在呈現下降之勢。
這些科學模型本來都建立於我們熟知的基礎科學原理之上，所以應該相對可信；不過東非地形多變，又是幾個大氣氣流交匯的地方，環境比較複雜，以致運用科學模型來作出預測不太容易。
研古代氣候 巧用化學物
所謂鑑古而知今，那麼我們可否先窺探一下東非過往的氣候，以作為未來預測的借鏡？在這先向讀者介紹一種化學物，甘油二烷基甘油四醚（glycerol dialkyl glycerol tetraethers，簡稱GDGT），是細胞膜中的一種油脂，由細菌製造出來，正好就是經常用來幫助研究古代氣候的化學物。
這種化學物主要以兩種形態出現：isoGDGT和brGDGT；只要能分辨這兩種形態的來源，就可以利用它們的相對數量，來認識過往的自然環境和氣候。比如brGDGT主要由陸地上的細菌製造出來，而古菌製造的isoGDGT卻傾向來自海洋環境。
因此比較這兩種GDGT的多寡，一定程度上可以幫助我們推理陸地和海洋面積的比例，從而關聯到水平面的高低。brGDGT的數量易受溫度影響，因此也可充當古代溫度計，幫助我們推論以往溫度的高低。
湖泊底部累積多年的沉澱物，亦是窺探過往氣候的另一個「數據庫」。這些沉澱物經年累月地沉積到湖底，每一年的沉澱物都反映出當年的氣候；科學家們可以先推斷某一層所屬的年份，再從中研究相對應的氣候。
查拉湖（Lake Chala）位於東非坦尚尼亞和肯雅接壤的邊界，一個國際的研究團隊已從查拉湖底鑽探出超過200米的沉積物，對應超過11萬年前的環境，甚至遠達上一次冰河時期的狀況。
憑着這些沉澱物和GDGT的數據，研究人員確認，上一次冰河時期完結的時候，大氣中二氧化碳的含量只有百萬分之250，與現在的含量（百萬分之420）相差甚遠。研究人員也發現溫度和大氣中濕度的關聯：冰河時期的氣候寒冷，氣候系統中的能量較少，是降雨的一個主要限制因子。
因此當時溫度上升，會增加大氣中的濕度，令降雨更易出現。不過冰河時期完結以後，全球溫度上升，氣候系統中的能量增多，不再是限制的因子；反而較暖和的空氣可以收納更多的水分，減少下雨的出現。所以在現今的時代，東非的溫度提升反而會讓氣候變得更乾燥。
科學家們也有不少討論，是否還有其他外在因素影響東非的氣候。例如研究人員發現，在冰河時期東非亦有經歷幾次旱災，當時正好都有大組的冰山流進大西洋北部，不禁讓人猜想東非的旱災可能與海面溫度降低有關。
小結
氣候的預測和科學模型的確立，一直是我們努力的方向。可惜的是氣候系統的確複雜，我們還未能完全掌握，今次東非的故事就是一個很清楚的例子。我們唯有繼續努力，希望能在未來可以對氣候系統有更深入的了解。
◆杜子航 教育工作者
早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。
