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(dǎo)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(fā)表于11月4日《自然地球科學(xué)》雜志的一項(xiàng)新研究指出，到本世紀(jì)末，植物將消耗更多的水，留給人類的水資源日益減少，北美洲、歐洲、中亞地區(qū)都會(huì)受到影響，即使雨雪變多也無濟(jì)于事。
植物是水循環(huán)的主要調(diào)節(jié)者，肩負(fù)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(huán)。
達(dá)特茅斯學(xué)院的氣候地理學(xué)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。”
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(jì)末大氣中的二氧化碳濃度將增加近一倍?？梢韵胂螅殡S著這一切，地球這個(gè)大溫室會(huì)越來越熱、二氧化碳越來越多。假設(shè)沒有營(yíng)養(yǎng)不足等限制因素，我們將會(huì)看到植物大爆發(fā)。Mankin在采訪中表示，這將導(dǎo)致留給人類的水大幅減少。
氣候變化從三個(gè)方面影響著植物生長(zhǎng)。首先，隨著二氧化碳增加，植物進(jìn)行光合作用所需的水分減少。一直以來，科學(xué)家認(rèn)為這一過程會(huì)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(zhǎng)季變長(zhǎng)、變熱，植物生長(zhǎng)的時(shí)間也會(huì)變長(zhǎng)，從而消耗更多的水，讓土地干涸。
現(xiàn)在，研究人員發(fā)現(xiàn)了第三種影響：隨著二氧化碳濃度上升，光合作用隨之增強(qiáng)。在富含二氧化碳的溫暖環(huán)境中，植物會(huì)長(zhǎng)得更大，葉子更多。下雨時(shí)，這么多濕漉漉的葉子表面積增加，蒸發(fā)也會(huì)更多。Mankin告訴我們，計(jì)算機(jī)模型顯示，葉片蒸發(fā)增加會(huì)對(duì)徑流和土壤濕度造成很大影響。
Mankin的團(tuán)隊(duì)利用歷史數(shù)據(jù)，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(fā)量、土壤蒸發(fā)量、葉面積指數(shù)、土壤濕度等，精準(zhǔn)再現(xiàn)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(huán)將受到怎樣的影響。
在富含二氧化碳的炎熱環(huán)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(qū)的降雨量或許可以彌補(bǔ)植物生長(zhǎng)消耗的水。
這項(xiàng)研究得出的結(jié)論是：二氧化碳增加、氣溫上升將共同導(dǎo)致植物的耗水量上漲。中緯度地區(qū)，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(guān)于水資源的壞消息
世界著名水資源專家Peter Gleick說，關(guān)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(gè)機(jī)構(gòu)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(zhǎng)情況，包括葉冠”，這項(xiàng)研究得出了“強(qiáng)有力的反對(duì)意見，這也是一個(gè)‘壞消息’：二氧化碳增加和相應(yīng)的氣候變化將導(dǎo)致水資源可利用量減少，而非增加”。
這一結(jié)論“對(duì)于美國(guó)西部來說，絕對(duì)是個(gè)壞消息”。
之前的氣候研究發(fā)現(xiàn)，如果二氧化碳排放量不變，那么到2100年，美國(guó)西南部和中部大平原將有80%的概率遭遇持續(xù)35年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的“嚴(yán)重旱災(zāi)”。適當(dāng)減排可將概率降低至60%。Gleick表示，這個(gè)嚴(yán)重旱災(zāi)的模型沒有考慮新研究的結(jié)果，即植被變化會(huì)讓情況變得更糟糕。
現(xiàn)在大氣中已經(jīng)有很多二氧化碳，而且氣溫在變暖。Mankin說，衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示，過去40年里，植被已經(jīng)有了很大的變化。雖然生長(zhǎng)季在延長(zhǎng)，但很難說最近地球綠化完全是氣候變化的結(jié)果，因?yàn)檫^去的100年里，人類活動(dòng)極大地改變了地貌。
越來越多的二氧化碳
在至少80萬年時(shí)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(gè)數(shù)字穩(wěn)定在百萬分之280附近，直到工業(yè)革命后，人類開始廣泛使用煤炭。
目前的結(jié)果顯示，截至今年9月，二氧化碳濃度為百萬分之412，比工業(yè)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(shí)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(xù)使用，到2100年，濃度將達(dá)到百萬分之560。Mankin說，模型顯示，這會(huì)導(dǎo)致中緯度地區(qū)旱災(zāi)更頻繁、持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)、情況更嚴(yán)重，即使降雨量正常。
根據(jù)2016年的一項(xiàng)研究，水資源短缺已經(jīng)成為一個(gè)重要問題，40億人每年至少有一個(gè)月會(huì)經(jīng)歷嚴(yán)重缺水。未來水資源會(huì)減少絕對(duì)是非常糟糕的消息。即使是美國(guó)這樣的富裕國(guó)家也無法避免這樣的命運(yùn)，從底特律到西南部，不少人正飽受缺水之苦。
【植物越長(zhǎng)越好，水卻越來越少，怎么辦？】相關(guān)文章：
★ 南水北調(diào)中線鹿泉段開工 計(jì)劃2013年3月完工
★ 中國(guó)氣象局質(zhì)疑歐洲將出現(xiàn)千年一遇寒冬說法
★ 連線中國(guó)地震局：震后，怎么及時(shí)救人？
★ 高中地理學(xué)習(xí)方法：高一新生怎樣學(xué)好地理
★ 我國(guó)西部首個(gè)科技資源地理信息系統(tǒng)開通
