地下水層是世界上最大的淡水庫，全球有 20 億人以地下水來獲得生活中基本的水資源以及農(nóng)業(yè)或工業(yè)用途。但隨著全球變化、城市人口激增、粗放式農(nóng)業(yè)灌溉用水等因素的影響，水資源平衡問題日益突出。比如，我國華北平原地下水超采的問題大到甚至可以從衛(wèi)星上監(jiān)測到（圖1）。類似的問題也引起了美國科學家的關(guān)注，最近，一項發(fā)表在Nature Communication上的學術(shù)成果，通過模擬結(jié)果表明隨著全球變暖趨勢的加劇，美國淺表地下水資源儲量將會逐漸枯竭。

圖1?利用GRACE衛(wèi)星測量的華北地區(qū)地下水儲量變化示意圖（中國科學院測量與地球物理研究所）

來自美國亞麗桑拉大學的Laura E. Condon及其團隊，開發(fā)了一個綜合的地表-地下水水文模型，結(jié)果表明淺表地下水的儲量對氣候變暖有較為明顯直接的響應，即使在相對溫和的變暖情景（1.5℃增溫），美國大陸也面臨著大約119立方千米的地下水損失，這比我國的青海湖蓄水量還要多。而如果在4℃相對嚴峻的增溫形勢下，地下水損失量將會達到324立方千米（圖2）。前人的模擬研究中，主要考慮地下水在垂向上的變化，比如說通過降雨滲透和植物的蒸騰作用等，但是此次研究的亮點之一就是在模型中充分考慮了水資源在空間平面上的遷徙變化以及與地貌面的相互關(guān)系，較前人分析更全面、更系統(tǒng)。

圖2?不同變暖情景下地下水損失量

相比于干旱化的美國西部而言，東部對地下水資源變化的響應會更敏感，對植被和地表水等生態(tài)系統(tǒng)的影響也更為深遠（圖3）。模擬結(jié)果表明，美國東部的地下水資源量將很快達到環(huán)境適宜的臨界點，植被和地表水等將開始失去與淺表地下水的聯(lián)系，這意味著美國東部會逐漸變成美國西部類似的干旱化環(huán)境。原本淺表地下水對環(huán)境有適度調(diào)節(jié)和緩沖能力，但隨著氣候變暖的加劇地下水資源量銳減，其相應的緩沖能力也會逐漸失去。

圖3?美國東部對地下水資源變化的響應更為敏感

“他山之石，可以攻玉”，我國的華北平原何嘗不同樣面臨同樣的問題呢？從某種意義上說，保護地下水資源就是維系我們生命的紐帶，而在應對氣候變暖這一個全球性問題上，需要大家共同攜手應對。

參考資料：

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).