Nat. Comm.：地下水亏损将使得美国东部干旱化

地下水层是世界上最大的淡水库，全球有 20 亿人以地下水来获得生活中基本的水资源以及农业或工业用途。但随着全球变化、城市人口激增、粗放式农业灌溉用水等因素的影响，水资源平衡问题日益突出。比如，我国华北平原地下水超采的问题大到甚至可以从卫星上监测到（图1）。类似的问题也引起了美国科学家的关注，最近，一项发表在Nature Communication上的学术成果，通过模拟结果表明随着全球变暖趋势的加剧，美国浅表地下水资源储量将会逐渐枯竭。

图1 利用GRACE卫星测量的华北地区地下水储量变化示意图（中国科学院测量与地球物理研究所）

来自美国亚丽桑拉大学的Laura E. Condon及其团队，开发了一个综合的地表-地下水水文模型，结果表明浅表地下水的储量对气候变暖有较为明显直接的响应，即使在相对温和的变暖情景（1.5℃增温），美国大陆也面临着大约119立方千米的地下水损失，这比我国的青海湖蓄水量还要多。而如果在4℃相对严峻的增温形势下，地下水损失量将会达到324立方千米（图2）。前人的模拟研究中，主要考虑地下水在垂向上的变化，比如说通过降雨渗透和植物的蒸腾作用等，但是此次研究的亮点之一就是在模型中充分考虑了水资源在空间平面上的迁徙变化以及与地貌面的相互关系，较前人分析更全面、更系统。

图2 不同变暖情景下地下水损失量

相比于干旱化的美国西部而言，东部对地下水资源变化的响应会更敏感，对植被和地表水等生态系统的影响也更为深远（图3）。模拟结果表明，美国东部的地下水资源量将很快达到环境适宜的临界点，植被和地表水等将开始失去与浅表地下水的联系，这意味着美国东部会逐渐变成美国西部类似的干旱化环境。原本浅表地下水对环境有适度调节和缓冲能力，但随着气候变暖的加剧地下水资源量锐减，其相应的缓冲能力也会逐渐失去。

图3 美国东部对地下水资源变化的响应更为敏感

“他山之石，可以攻玉”，我国的华北平原何尝不同样面临同样的问题呢？从某种意义上说，保护地下水资源就是维系我们生命的纽带，而在应对气候变暖这一个全球性问题上，需要大家共同携手应对。

参考资料：

1.Laura E. Condon, Adam L. Atchley, Reed M. Maxwell. Evapotranspiration depletes groundwater under warming over the contiguous United States. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-14688-0

2. University of Arizona. "As groundwater depletes, arid American West is moving east." ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200213160051.htm (accessed February 23, 2020).