氣候變暖,地球上三分之二的土地正處於缺水的狀態
2018 年,開普敦居民因水龍頭幾乎乾涸而排隊取水。
莫甘娜溫加德/蓋蒂圖片社

南非的開普敦(Cape Town)倒數了一天,直到這座城市將要用完水的日子了,全世界都在2018年感到恐懼。 由於有記錄以來最嚴重的干旱,該地區的地表水庫已乾dry,公眾倒計時是尋求幫助的懇求。

通過大幅減少用水量,開普敦居民和農民能夠 推遲“歸零日” 直到下雨,但千鈞一發的情況表明水安全是多麼不穩定。 加州最近也面臨著嚴格的用水限制 多年干旱。 和 墨西哥城 經過一年的少雨之後,現在面臨著用水限制。

人們越來越擔心,隨著氣溫上升加劇乾旱狀況,未來幾十年世界許多地區將面臨此類水危機。

了解未來的風險需要審視陸地水儲存的整個景觀——不僅僅是河流,還包括土壤、地下水、積雪、森林冠層、濕地、湖泊和水庫中儲存的水。


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我們研究陸地水循環的變化 作為工程師 和水文學家。 在 11 月 XNUMX 日發表的新研究,我們和來自世界各地大學和研究所的同事團隊首次展示了本世紀氣候變化將如何影響陸地上所有儲水源的可用水量。

我們發現,地球上三分之二的土地的陸地儲水量正在逐漸減少。 最嚴重的影響將發生在南半球地區,那裡的水資源短缺已經威脅到糧食安全並導致人類遷徙和衝突。 在全球範圍內,到本世紀末,每年有十二分之一的人可能面臨與蓄水有關的極端乾旱,而12世紀末的平均比例約為三十三分之一。

這些發現不僅對人類需求,而且對樹木、植物和農業的可持續性都有影響。

風險最高的地方

保持土地健康、農作物生長和滿足人類需求的水來自多種來源。 山地積雪和降雨流入溪流,影響社區供水。 土壤含水量直接影響植物的生長。 地下水資源對於灌溉地區的飲用水供應和作物生產力至關重要。

雖然研究通常只關注河流流量作為可用水和乾旱的指標,但我們的研究提供了陸地上可用水總量變化的整體情況。 這使我們能夠捕捉細微差別,例如在上層土壤乾燥的年份裡,森林從深層地下水源汲水的能力。

我們發現亞馬遜河流域、澳大利亞、南部非洲、地中海地區和 美國部分地區。 在這些地區,隨著氣候變化,降水量預計將急劇減少,而氣溫上升將增加蒸發。 與此同時,其他一些地區將變得更加濕潤, 今天已經看到的過程.

該地圖顯示了到 21 世紀末陸地水儲量的預計變化
該地圖顯示了在全球變暖中期情景下,與 21-1975 年平均水平相比,到 2005 世紀末陸地水儲存量的預計變化。 黃色到橙色到深紅色的連續色反映了儲存的水流失的嚴重程度; 青色到藍色再到深藍色反映了儲存水量的增加。
Yadu Pokhrel 等人,自然氣候變化,2021, CC BY-ND

我們對亞馬遜盆地的研究結果加劇了關於熱帶雨林在變暖世界中的命運的長期爭論。 許多使用氣候模型預測的研究警告說 大範圍的森林死亡 未來,隨著降雨量減少和氣溫升高, 較高的熱和濕應激 與森林火災相結合。

早期的研究,我們發現,根深蒂固的雨林可能比表面上看起來更能抵禦短期乾旱,因為它們可以利用儲存在地下較深處土壤中的水,而典型的氣候模型預測中沒有考慮到這些水。 然而,我們使用多種模型的新發現表明,總儲水量(包括深層地下水儲量)的下降可能會導致旱季更加缺水,而此時樹木最需要儲存水,並加劇未來的干旱。 所有這些都削弱了雨林的恢復能力。

看待乾旱的新方法

我們的研究還為未來乾旱提供了新的視角。

不同類型的干旱。 氣象乾旱是由於降水不足造成的。 農業乾旱是由於土壤缺水造成的。 水文乾旱涉及河流和地下水的缺水。 我們通過觀察總水儲存量,為乾旱提供了新的視角。

環境中的水。 (隨著氣候變暖,地球三分之二的土地正在加速流失)
環境中的水。
英國氣象局

我們發現,涉及蓄水的中度至重度乾旱將會增加,直到21世紀中葉,然後在未來各國減少排放的情況下保持穩定,但極端到特殊的蓄水乾旱可能會繼續增加,直到本世紀末。

這將進一步威脅儲水量預計下降的地區的水資源供應。

全球變暖引發的變化

儲水量的下降和未來乾旱的增加主要是由氣候變化驅動的,而不是灌溉和地下水抽取等土地水資源管理活動。 當我們研究瞭如果氣候條件與前工業時代相比沒有變化的話未來會是什麼樣子的模擬時,這一點變得很清楚。 如果不增加溫室氣體排放,大多數地區的陸地水儲存量將基本保持穩定。

如果還考慮到未來用於灌溉和其他需求的地下水使用量的增加,預計儲水量的減少和乾旱的增加可能會更加嚴重。

關於作者談話

Yadu Pokhrel,土木與環境工程副教授, 密歇根州立大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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