Zmeny v dostupnosti vody majú zásadný vplyv na procesy v ekosystémoch aj na spoločnosti v globálnom a regionálnom meradle. Predpovede klimatických modelov na 21. storočie naznačujú trend smerom k zvýšenej atmosférickej a hydrologickej aridite so stúpajúcimi emisiami skleníkových plynov. Regionálny nedostatok vody v kombinácii so zmenšujúcimi sa zásobami podzemných vôd robí divoké aj poľnohospodárske ekosystémy citlivými na zmeny v dostupnosti vody. Keďže nedávne desaťročia antropogénneho otepľovania už posunuli globálny klimatický systém za hranice historických záznamov, paleoklimatické archívy, ako sú napríklad údaje o fosílnom peľe, môžu ponúknuť cenné poznatky o hnacích silách hydrologickej variability a regionálnych dôsledkoch dlhodobých trendov vysychania.

Nový výskum, ktorý kombinuje rekonštrukcie vodnej bilancie založené na strojovom učení s vysokorozlišovacími klimatickými simuláciami, poskytuje nový pohľad na vzory a hnacie sily variability vlhkosti v stredných zemepisných šírkach východnej Severnej Ameriky počas Holocénu (posledných približne 12 000 rokov). Tieto nové výsledky riešia predošlé nekonzistentnosti medzi údajmi z proxy záznamov a klimatickými modelmi a ukazujú zhodné časopriestorové vzory zmien hydrologického režimu v Holocéne.

Proxy údaje o hydrologickom režime východnej Severnej Ameriky naznačujú silné a pretrvávajúce viac-tisícročné suchá počas Holocénu. Väčšina Holocénu bola charakterizovaná suchšími podmienkami ako súčasnosť vo väčšine Spojených štátov (okrem juhozápadu) a južnej Kanady. Súčasné klimatické modely často nedokázali presne simulovať tieto variácie vlhkosti v Holocéne, napríklad ukazovali vyššie zrážky ako v súčasnosti v stredných zemepisných šírkach Severnej Ameriky počas skorého až stredného Holocénu, čo je v ostrom kontraste s vrcholnou ariditou naznačenou proxy údajmi.

Štúdia odhaľuje, že hlavné časopriestorové vzory vlhkosti v Holocéne možno adekvátne vysvetliť kombináciou dvoch hlavných faktorov: sekulárnym trendom letnej insolácie a deglaciáciou Laurentídského ľadovcového štítu (LIS) a jeho vplyvom na atmosférickú cirkuláciu.

V skorom Holocéne (približne pred 12 000 až 9 000 rokmi) viedla prítomnosť rozsiahleho ľadovcového štítu LIS k anticyklonálnemu blokovaniu, ktoré ovplyvňovalo atmosférickú cirkuláciu. To spôsobilo výrazné ochladenie letných teplôt a redukciu potenciálnej evapotranspirácie (PET), ktorá prevážila nad znížením zrážok, čo viedlo k relatívne vlhkým podmienkam v niektorých oblastiach (ako napríklad Midwest) v porovnaní s preindustriálnym obdobím. Oblasti bližšie k pobrežiu (ako Northeast) však boli v tomto období podstatne suchšie ako dnes, pravdepodobne kvôli presmerovaniu vlhkosti. Tento východo-západný dipól vo vodnej bilancii v ranom Holocéne je konzistentný s modelovými simuláciami a spája sa so zmenami v letnom tlaku na úrovni mora.

Keď sa LIS po 8 000 rokoch pred súčasnosťou takmer roztopil, jeho vplyv na hydrologické vzory sa zmenšil. Od tohto obdobia boli suché podmienky v strednom Holocéne a ich zmierňovanie smerom k súčasnosti z veľkej časti spôsobené dlhodobými zmenami v orbitálnej letnej insolácii. Otepľovanie a vysychanie sa rýchlo zvýšilo na maximum sucha približne pred 8 000 rokmi, kde silné otepľovanie spôsobilo vyššiu PET ako dnes, zatiaľ čo ročné zrážky, napriek postupnému rastúcemu trendu, zostali takmer rovnako nízke ako počas neskorej deglaciácie. Modelové simulácie ukazujú, že vysychanie v strednom Holocéne bolo poháňané vysokou PET počas podstatne teplejších letných období. To znamená, že sucho bolo spôsobené tak vyššou PET v dôsledku teplejších letných teplôt v reakcii na orbitálne silenie, ako aj jasne nižšími ročnými zrážkami v porovnaní s preindustriálnymi podmienkami. Evolúciu ročných kriviek vodnej bilancie v simuláciách dominantne formoval prechod PET zo záporných hodnôt pred 8 000 rokmi na kladné, ale klesajúce, hodnoty potom, čo prekrývali zhruba lineárny nárast ročných zrážok.

Zásadné zistenie štúdie spočíva v tom, že napriek odlišným hnacím silám (prírodné v Holocéne vs. antropogénne v súčasnosti a budúcnosti), mechanizmus vysychania v strednom Holocéne bol podobný trajektórii vysychania predpokladanej pre stredné zemepisné šírky Severnej Ameriky v tomto storočí. Aj táto budúca trajektória je primárne poháňaná otepľovaním, ktoré zvyšuje evapotranspiráciu.

Relatívne suché podmienky počas väčšiny Holocénu, ako ich ukazujú rekonštrukcie aj modelové simulácie, naznačujú, že nedávna a moderná klíma je nezvyčajne vlhká, zatiaľ čo suchšie podmienky sa zdajú byť normou počas väčšiny Holocénu. Keďže budúce simulácie predpokladajú, že so stúpajúcimi koncentráciami skleníkových plynov a globálnymi teplotami bude stredokontinentálna Severná Amerika zažívať zvýšenie zrážok, ale zníženie dostupnej pôdnej vlhkosti kvôli zvýšenému evapotranspiračnému dopytu, je pravdepodobné, že zvrátenie prirodzeného neoglaciálneho ochladzovania pozorovaného v posledných tisícročiach v dôsledku antropogénneho globálneho otepľovania môže spôsobiť návrat stredokontinentálnej aridity vo východnej Severnej Amerike. V tomto kontexte raný až stredný Holocén slúži ako rozumný prírodný analóg pre pochopenie potenciálnych budúcich dopadov klimatickej zmeny na hydrologický režim regiónu. JaroR