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随着地下水的枯竭 干旱的美国西部正在向东方移动

  • 科学
  • 2020-02-14 15:12:03

一项史无前例的研究显示,即使在温和的气候变暖情景下,美国大陆也面临着大量的地下水损失-约1.19亿立方米,大约足以填满鲍威尔湖的四倍或伊利湖的四分之一。如图所示。

结果,在今天出版的自然通讯,数据显示,截至变暖的温度转变水资源供需之间的平衡浅层地下水储存可以缓冲植物水分胁迫-但只有在浅层地下水的连接都存在,而不是无限期的。随着变暖的继续,储存可能会枯竭-牺牲地表水之间的重要联系,例如河流,溪流和地下蓄水池。

科罗拉多矿业学院水文学教授里德·麦克斯韦(Reed Maxwell)说:“即使温度升高到1.5摄氏度,我们也有可能损失大量地下水。”该论文与亚利桑那大学的劳拉·康登(Laura Condon)合着和Los Alamos国家实验室的Adam Atchley。“从水的角度来看,东海岸可能开始看起来像西海岸。这将是一个真正的挑战。”

大多数全球环流模型都没有考虑地下水的横向运动。通常,它们仅包括有限的上下运动,例如雨水从植被渗透到土壤中,而根部则从地面上拉水。另外,这些模型倾向于将其范围限制为仅在地面以上或地下几米的范围内。

这项新的研究超出了模拟水在地下运动并与陆地表面连接的范围。

该论文的主要作者兼助理康登说:“我们问到如果在大规模模拟中包括地下水运动的全部复杂性,响应会是什么样子,我们认为这是第一次。”亚利桑那大学水文与大气科学教授。

计算结果表明,浅层地下水储量对变暖有直接反应,这表明即使是中低变暖对地下水储量和蒸散量也有很强的早期影响。

研究表明,在美国西部,地下水储量的变化可能会长期掩盖,因为那里的地下水已经很深,水位下降对地表水的影响不大。此外,该地区的植被已经在很大程度上限制了水资源,并适合与深层地下水源断开连接。

但是,美国东部地区对降低地下水位会更加敏感。地下水和地表水之间的联系更加紧密,耗尽地下水对植被,溪流和河流的破坏力更大。美国东部地区也缺乏许多在美国西部建立的用于处理和管理水资源短缺的系统。

该研究表明,美国东部地区可能很快就会达到转折点,这是因为随着储存的枯竭,植被开始失去获取浅层地下水的能力。

Condon说:“最初,植物可能不会承受压力,因为它们仍然有可用的浅层地下水,但是随着我们继续处于温暖的条件下,它们可以补偿的越来越少,而且每年的变化都更加剧烈。”“换句话说,浅层的地下水正在缓冲对变暖的反应,但是当枯竭时,它就不能再这样做了。”

这项研究的模拟是为了保持降水模式不变,并且仅根据1.5至4摄氏度的范围内的预测升高大气温度。即使在适度的1.5摄氏度的增温下,地下水仍损失了1.19亿立方米的存储,是上科罗拉多盆地最大的水库鲍威尔湖的四倍。在摄氏4度,地下水损失预计为3.24亿立方米,大约是鲍威尔湖的10倍,或者足以填满伊利湖近四分之三的水量。

Condon说:“我们正面临全球地下水储存的危机。”“巨大的地下水库正在以惊人的速度枯竭,这是一个问题,因为它们滋养了世界主要的生长地区。”

研究论文“蒸发蒸腾作用使美国连续不断的变暖使地下水枯竭”,该论文发表在开放存取杂志《自然通讯》上。

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