氣候變化將使北美更干燥

近日，美國達(dá)特茅斯學(xué)院一項發(fā)表在《自然—地質(zhì)科學(xué)》上的研究顯示，隨著氣候變化，在未來，植物將消耗比現(xiàn)在更多的水，導(dǎo)致北美和歐亞大陸可用的水資源減少。人口稠密地區(qū)已經(jīng)面臨水資源緊張，而未來仍將更加干燥。

這項研究挑戰(zhàn)了氣候科學(xué)界的一個預(yù)測，即植物將使未來的世界更加濕潤。科學(xué)家們長期以來認(rèn)為，隨著大氣中二氧化碳濃度的增加，植物將減少它們的水消耗，使更多的淡水得以留存在土壤和溪流中，供人類使用。這是因為隨著更多的二氧化碳在大氣中積累，植物可以在關(guān)閉一部分氣孔的情況下獲得相同的光合作用能量。氣孔關(guān)閉意味著植物體內(nèi)流失到大氣中的水分變少，那么植物從土壤中吸收的水分也將變少，更多的水分留在土壤中，土壤會變得更加濕潤。但這項新的研究發(fā)現(xiàn)，在世界上大多數(shù)中緯度地區(qū)，植物對氣候變化的反應(yīng)不會使土地變得更濕潤，而是更干燥，從而對數(shù)百萬人的生活產(chǎn)生巨大影響。

全球水通量大約有60%通過植物的蒸騰作用進(jìn)入大氣。植物就像連接土壤和大氣的“吸管”，控制著水如何從陸地流向大氣。“因此，植被是決定陸地上能留下多少水的重要因素。”論文主要作者、達(dá)特茅斯學(xué)院地理系助理教授、哥倫比亞大學(xué)拉蒙特—多爾蒂地球觀測站兼職研究科學(xué)家Justin S. Mankin解釋說，“我們要問的問題是，二氧化碳和變暖的綜合效應(yīng)如何改變‘吸管’的大小?”

這項研究利用氣候模型考察了淡水供應(yīng)量如何受到植物、河流和土壤之間降水分配方式變化的影響。研究小組計算出在溫度更高、二氧化碳含量更高的未來氣候環(huán)境里，水分會怎樣流向植被。

新的研究結(jié)果揭示了氣候變化對植物影響的三個關(guān)鍵效應(yīng)是如何減少區(qū)域淡水供應(yīng)的。隨著大氣中二氧化碳的增加，植物需要更少的水來進(jìn)行光合作用，這使土地變得濕潤。但是，隨著氣候變暖，植物的生長期變得越來越長，植物有更多的時間生長和消耗水分，這將使土地變得干燥。而隨著二氧化碳濃度的增加和光合作用的增強(qiáng)，植物的生長會變得更加旺盛。對一些地區(qū)來說，后兩種影響，即生長期延長和光合作用增強(qiáng)，將超過氣孔關(guān)閉的效應(yīng)，這意味著更多的植被將在更長的時間內(nèi)消耗更多的水分，使土地變得干燥。因此，在中緯度的大部分地區(qū)，植物在土壤和溪流中留下的水分會更少。這些地區(qū)將會變得越來越缺水。

世界依賴淡水來滿足人類的消費(fèi)、農(nóng)業(yè)和工業(yè)需要。然而，對許多地方來說，降水量與人們的水消耗之間存在根本性的脫節(jié)，美國的加州就是這樣。加州的降水量一半以上是在冬季獲得的，但人們用水的高峰需求是在夏季。“在世界各地，我們設(shè)計解決方案，將水從A點(diǎn)轉(zhuǎn)移到B點(diǎn)，以克服水供應(yīng)與需求之間的脫節(jié)。水資源分配是資本密集型的，需要真正的長期規(guī)劃，這些都影響到大量人口的用水問題。我們的研究能夠清楚地評估未來水資源利用率變化的地點(diǎn)和原因，確保我們對即將到來的變化做好準(zhǔn)備。” Justin S. Mankin說。

(呂小羽編譯)