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全球变暖中植物越长越好,水却越来越少,怎么办?

地球关注|2019-11-8 15:17

来源:国家地理|196人参与|0评论

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植物越长越好,水却越来越少,怎么办?

  随着二氧化碳浓度上升、气候变暖,植物消耗的水量也将有所增加。这将导致溪流与河流的水位下降,比如上图南卡罗莱纳州的阿什波河。

  摄影:VINCENT J. MUSI, NAT GEO IMAGE COLLECTION

  撰文:STEPHEN LEAHY

  发表于11月4日《自然地球科学》杂志的一项新研究指出,到本世纪末,植物将消耗更多的水,留给人类水资源日益减少,北美洲欧洲、中亚地区都会受到影响,即使雨雪变多也无济于事。

  植物是水循环的主要调节者,肩负着让60%的水从陆地流向大气的重任。最近研究显示,气候变化正在以多种方式改变这一重要循环。

  达特茅斯学院的气候地理学家、研究首席著者Justin Mankin说:“植物就像大气的吸管,决定了水时时彩网投APP从陆地流向大气。”

  在未来几十年里,如果二氧化碳排放量没有大幅下降,那么全球平均气温将上升2.2到3.3度,到本世纪末大气中的二氧化碳浓度将增加近一倍。可以想象,伴随着这一切,地球这个大温室会越来越热、二氧化碳越来越多。假设没有营养不足等限制因素,我们将会看到植物大爆发。Mankin在采访中表示,这将导致留给人类的水大幅减少。

  气候变化从三个方面影响着植物生长。首先,随着二氧化碳增加,植物进行光合作用所需的水分减少。一直以来,科学家认为这一过程会为土壤和溪流带来更多淡水。而第二种影响则带来了相反的作用:温暖的世界意味着生长季变长、变热,植物生长的时间也会变长,从而消耗更多的水,让土地干涸。

  现在,研究人员发现了第三种影响:随着二氧化碳浓度上升,光合作用随之增强。在富含二氧化碳的温暖环境中,植物会长得更大,叶子更多。下雨时,这么多湿漉漉的叶子表面积增加,蒸发也会更多。Mankin告诉我们,计算机模型显示,叶片蒸发增加会对径流和土壤湿度造成很大影响。

  Mankin的团队利用历史数据,制作了16种不同的气候模型,其中涉及很多变量,包括降水量、叶片蒸发量、土壤蒸发量、叶面积指数、土壤湿度等,精准再现过去的情况。他们还加入了未来的气候变量,如地表温度和二氧化碳浓度,从而了解全球水循环将受到怎样的影响。

  在富含二氧化碳的炎热环境中,各地的植物将消耗更多的水,不过Mankin表示,北半球和热带地区的降雨量或许可以弥补植物生长消耗的水。

  这项研究得出的结论是:二氧化碳增加、气温上升将共同导致植物的耗水量上涨。中纬度地区,包括北美洲、欧洲和中亚的河流与小溪的水量将因此减少。

  关于水资源的坏消息

  世界著名水资源专家Peter Gleick说,关于植物吸收二氧化碳增多能否给陆地带来更多的水,一直没有定论。Gleick也是太平洋研究中心的前任主席,这个机构致力于研究全球水问题。

  Gleick没有参与此次研究,他表示,“通过更精确地模拟植物整体生长情况,包括叶冠”,这项研究得出了“强有力的反对意见,这也是一个‘坏消息’:二氧化碳增加和相应的气候变化将导致水资源可利用量减少,而非增加”。

  这一结论“对于美国西部来说,绝对是个坏消息”。

  之前的气候研究发现,如果二氧化碳排放量不变,那么到2100年,美国西南部和中部大平原将有80%的概率遭遇持续35年甚至更长时间的“严重旱灾”。适当减排可将概率降低至60%。Gleick表示,这个严重旱灾的模型没有考虑新研究的结果,即植被变化会让情况变得更糟糕。

  现在大气中已经有很多二氧化碳,而且气温在变暖。Mankin说,卫星数据显示,过去40年里,植被已经有了很大的变化。虽然生长季在延长,但很难说最近地球绿化完全是气候变化的结果,因为过去的100年里,人类活动极大地改变了地貌。

  越来越多的二氧化碳

  在至少80万年时间里,大气中的二氧化碳浓度一直在百万分之180至290之间徘徊。在最近的1万年里,这个数字稳定在百万分之280附近,直到工业革命后,人类开始广泛使用煤炭。

  目前的结果显示,截至今年9月,二氧化碳浓度为百万分之412,比工业化前高出47%。上一次高于百万分之400是在1600万年至2500万年前,那时的地球和气候迥异于今天。

  二氧化碳的浓度正在以每年百万分之2的速度增加。鉴于煤炭、天然气、石油的持续使用,到2100年,浓度将达到百万分之560。Mankin说,模型显示,这会导致中纬度地区旱灾更频繁、持续时间更长、情况更严重,即使降雨量正常。

  根据2016年的一项研究,水资源短缺已经成为一个重要问题,40亿人每年至少有一个月会经历严重缺水。未来水资源会减少绝对是非常糟糕的消息。即使是美国这样的富裕国家也无法避免这样的命运,从底特律到西南部,不少人正饱受缺水之苦。

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