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全球變暖中植物越長越好,水卻越來越少,怎么辦?

地球關注|2019-11-8 15:17

來源:國家地理|205人參與|0評論

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植物越長越好,水卻越來越少,怎么辦?

  隨著二氧化碳濃度上升、氣候變暖,植物消耗的水量也將有所增加。這將導致溪流與河流的水位下降,比如上圖南卡羅萊納州的阿什波河。

  攝影:VINCENT J. MUSI, NAT GEO IMAGE COLLECTION

  撰文:STEPHEN LEAHY

  發表于11月4日《自然地球科學》雜志的一項新研究指出,到本世紀末,植物將消耗更多的水,留給人類水資源日益減少,北美洲、歐洲、中亞地區都會受到影響,即使雨雪變多也無濟于事。

  植物是水循環的主要調節者,肩負著讓60%的水從陸地流向大氣的重任。最近研究顯示,氣候變化正在以多種方式改變這一重要循環。

  達特茅斯學院的氣候地理學家、研究首席著者Justin Mankin說:“植物就像大氣的吸管,決定了水如何從陸地流向大氣?!?/p>

  在未來幾十年里,如果二氧化碳排放量沒有大幅下降,那么全球平均氣溫將上升2.2到3.3度,到本世紀末大氣中的二氧化碳濃度將增加近一倍??梢韻胂?,伴隨著這一切,地球這個大溫室會越來越熱、二氧化碳越來越多。假設沒有營養不足等限制因素,我們將會看到植物大爆發。Mankin在采訪中表示,這將導致留給人類的水大幅減少。

  氣候變化從三個方面影響著植物生長。首先,隨著二氧化碳增加,植物進行光合作用所需的水分減少。一直以來,科學家認為這一過程會為土壤和溪流帶來更多淡水。而第二種影響則帶來了相反的作用:溫暖的世界意味著生長季變長、變熱,植物生長的時間也會變長,從而消耗更多的水,讓土地干涸。

  現在,研究人員發現了第三種影響:隨著二氧化碳濃度上升,光合作用隨之增強。在富含二氧化碳的溫暖環境中,植物會長得更大,葉子更多。下雨時,這么多濕漉漉的葉子表面積增加,蒸發也會更多。Mankin告訴我們,計算機模型顯示,葉片蒸發增加會對徑流和土壤濕度造成很大影響。

  Mankin的團隊利用歷史數據,制作了16種不同的氣候模型,其中涉及很多變量,包括降水量、葉片蒸發量、土壤蒸發量、葉面積指數、土壤濕度等,精準再現過去的情況。他們還加入了未來的氣候變量,如地表溫度和二氧化碳濃度,從而了解全球水循環將受到怎樣的影響。

  在富含二氧化碳的炎熱環境中,各地的植物將消耗更多的水,不過Mankin表示,北半球和熱帶地區的降雨量或許可以彌補植物生長消耗的水。

  這項研究得出的結論是:二氧化碳增加、氣溫上升將共同導致植物的耗水量上漲。中緯度地區,包括北美洲、歐洲和中亞的河流與小溪的水量將因此減少。

  關于水資源的壞消息

  世界著名水資源專家Peter Gleick說,關于植物吸收二氧化碳增多能否給陸地帶來更多的水,一直沒有定論。Gleick也是太平洋研究中心的前任主席,這個機構致力于研究全球水問題。

  Gleick沒有參與此次研究,他表示,“通過更精確地模擬植物整體生長情況,包括葉冠”,這項研究得出了“強有力的反對意見,這也是一個‘壞消息’:二氧化碳增加和相應的氣候變化將導致水資源可利用量減少,而非增加”。

  這一結論“對于美國西部來說,絕對是個壞消息”。

  之前的氣候研究發現,如果二氧化碳排放量不變,那么到2100年,美國西南部和中部大平原將有80%的概率遭遇持續35年甚至更長時間的“嚴重旱災”。適當減排可將概率降低至60%。Gleick表示,這個嚴重旱災的模型沒有考慮新研究的結果,即植被變化會讓情況變得更糟糕。

  現在大氣中已經有很多二氧化碳,而且氣溫在變暖。Mankin說,衛星數據顯示,過去40年里,植被已經有了很大的變化。雖然生長季在延長,但很難說最近地球綠化完全是氣候變化的結果,因為過去的100年里,人類活動極大地改變了地貌。

  越來越多的二氧化碳

  在至少80萬年時間里,大氣中的二氧化碳濃度一直在百萬分之180至290之間徘徊。在最近的1萬年里,這個數字穩定在百萬分之280附近,直到工業革命后,人類開始廣泛使用煤炭。

  目前的結果顯示,截至今年9月,二氧化碳濃度為百萬分之412,比工業化前高出47%。上一次高于百萬分之400是在1600萬年至2500萬年前,那時的地球和氣候迥異于今天。

  二氧化碳的濃度正在以每年百萬分之2的速度增加。鑒于煤炭、天然氣、石油的持續使用,到2100年,濃度將達到百萬分之560。Mankin說,模型顯示,這會導致中緯度地區旱災更頻繁、持續時間更長、情況更嚴重,即使降雨量正常。

  根據2016年的一項研究,水資源短缺已經成為一個重要問題,40億人每年至少有一個月會經歷嚴重缺水。未來水資源會減少絕對是非常糟糕的消息。即使是美國這樣的富裕國家也無法避免這樣的命運,從底特律到西南部,不少人正飽受缺水之苦。

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