随着气候变暖，地球上三分之二的土地正在失去水分

2018年，全世界带着恐惧的心情注视着南非开普敦，倒计时这座城市将耗尽水的日子。该地区的地表水库在有史以来最严重的干旱中逐渐干涸，公众的倒计时是在请求帮助。

通过大幅减少用水，开普敦的居民和农民能够推迟“第一天”直到下雨，但这一险情显示了水安全是多么不稳定。加州最近也面临着严格的用水限制多年的干旱．和墨西哥城在一年少雨之后现在面临用水限制。

人们越来越担心，随着气温上升加剧干旱状况，未来几十年，世界许多地区将面临类似的水危机。

要了解未来的风险，需要观察陆地蓄水的整个情况——不仅是河流，还包括储存在土壤、地下水、积雪、森林树冠、湿地、湖泊和水库中的水。

我们研究陆地水循环的变化作为工程师和水文学家．在一个1月11日发表的一项新研究，我们和一组来自世界各地大学和研究所的同事首次展示了气候变化可能如何影响陆地上所有储水来源的水在本世纪的可用性。

我们发现，地球上三分之二的陆地上的陆地蓄水总量正在下降。受影响最严重的将是南半球的一些地区，那里的水资源短缺已经威胁到粮食安全，并导致人类迁移和冲突。在全球范围内，到本世纪末，每12个人中就有一个人可能面临与蓄水有关的极端干旱，而在20世纪末，这一比例平均约为33个人中就有一个人。

这些发现不仅对人类的用水需求，而且对树木、植物和农业的可持续性都有影响。

哪里的风险最高

维持土地健康、作物生长和满足人类需求的水来源多种多样。山上的雪和雨为溪流提供水源，影响社区供水。土壤含水量直接影响植物生长。地下水资源对灌溉地区的饮用水供应和作物生产力都至关重要。

虽然研究通常只关注河流流量作为水可用性和干旱的指标，但我们的研究反而提供了陆地上总可用水变化的整体图景。这让我们能够捕捉到细微的差别，比如在上层土壤更加干燥的年份里，森林从深层地下水汲取水分的能力。

我们发现陆地水储量的下降在亚马逊河流域、澳大利亚、南部非洲、地中海地区和美国的一部分．在这些地区，随着气候变化，降水预计将急剧减少，气温上升将增加蒸发量。与此同时，其他一些地区将变得更潮湿今天已经看到的过程．

我们对亚马逊盆地的发现为长期以来关于热带雨林在变暖世界中的命运的争论增添了新的内容。许多使用气候模型预测的研究已经警告森林大面积死亡在未来，随着降雨量的减少和气温的升高较高的热量和水分压力再加上森林火灾。

在一个早期的研究我们发现，根深蒂固的热带雨林对短期干旱的抵御能力可能比表面上看起来更强，因为它们可以利用地下更深的土壤中储存的水，这在典型的气候模型预测中没有考虑到。然而，我们使用多个模型的新发现表明，总储水量的下降，包括深层地下水储水量的下降，可能会导致在树木最需要储水的旱季更严重的缺水，并加剧未来的干旱。所有这些都削弱了热带雨林的恢复力。

一种看待干旱的新方式

我们的研究还为未来的干旱提供了一个新的视角。

有不同种类的干旱．气象干旱是由降水不足引起的。农业干旱是由土壤缺水引起的。水文干旱是指河流和地下水缺水。通过观察总储水量，我们提供了一个关于干旱的新视角。

我们发现，与储水有关的中度至重度干旱将在21世纪中期之前增加，然后在各国削减排放的未来情景下保持稳定，但极端至异常储水干旱可能继续增加，直到本世纪末。

这将进一步威胁到那些蓄水量预计将下降的地区的水资源供应。

全球变暖导致的变化

这些储水量的下降和未来干旱的增加主要是由气候变化造成的，而不是由灌溉和抽取地下水等土地-水管理活动造成的。当我们对气候条件与前工业时代不变的未来会是什么样子进行模拟时，这一点变得清晰起来。如果没有温室气体排放的增加，陆地水储存在大多数区域将大体上保持稳定。

如果也考虑到未来用于灌溉和其他需要的地下水使用量的增加，预计储水量的减少和干旱的增加可能会更加严重。

Yadu Pokhrel土木与环境工程学院副教授，密歇根州立大学

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