研究人员报告说,通过将水储存在地下,植物将导致未来的河水泛滥加剧,使土壤饱和度和雨水径流增加。

新的研究中,研究人员描述了植物生理学在洪水中的新作用。为了适应大气中过量的二氧化碳,树木、植物和草类通过收缩气孔来调节它们消耗的气体量,这是一种通过蒸发来限制水从叶子中释放的机制。

加州大学欧文分校地球系统科学助理教授Mike Pritchard在《自然气候变化》(Nature Climate Change)与他人共同发表了一篇新论文,他表示:“在碳含量丰富的大气中,植物会变得更为节水——通过气孔排出的地下土壤水分会更少。”

“在阳光充足的多叶地区,特别是热带地区,数十亿片树叶便意味着地下储存着更多的土壤水分。根据气候模型的预测,在这种情况下,降雨事件将使地面饱和,更多的雨水将流入河流。”

为将来的洪水“蓄势”

Pritchard说,在赤道以北和以南30度的大部分陆地上(这也是大部分人群居住的地方),这种所谓的森林效应主导着大气对二氧化碳的反应。他说,这种基于植物的现象可能对密西西比河流域的洪水有很大的影响。

Pritchard说:“我对密西西比河的研究很感兴趣,因为它就在我们国家的后院。这个复杂的大盆地拥有多种供给来源,不过由于植物生理学带来的这些影响,貌似东海岸的春雨和阿巴拉契亚山脉的河流供水更加充沛。这就说明了为什么密西西比河的高峰流比平常来得更早。春雨能更容易地汇聚到密西西比河流域。”

美国东南部的植物生理学和密西西比盆地北部由大气变暖引起的降水异常的双重影响“都在同等程度上增加了未来洪水的统计数据。”

研究报告的主要作者、地球系统科学以前的一位研究生Megan Fowler说:“我们研究了气候变化对全球未来河流流量的影响,并发现,在水循环过程中经常被大家怀疑的——全球变暖导致的地区降水变化或大气中二氧化碳含量的增加对气候的影响并非罪魁祸首——实际上,低纬度植物生理学对空气中增加的碳做出的反应的在河流动力学中起着巨大的作用。”

研究小组利用广泛可用的工具得出了他们的结论:一个流体力学模型来提供粒状水流数据,另一个是世界上最受欢迎的地球系统模型,该模型是由美国国家大气研究中心和美国能源部的研究人员开发的。

Pritchard说:“这些都是普通的工具,以前只是没有以这种方式将它们联系在一起。”

气候模型使之成为可能

研究中一个不常见的方法是将植物生理效应与温度效应分离开来。科学家们进行了一些实验:在树叶上增加了二氧化碳;然后进行了另一些实验:向大气中添加气体以使气候变暖。然后同时进行这两项研究,试图确定这些因素对结果的相对影响。

Pritchard说:“这些都是上帝亲手做的实验,是建立气候模型的全部意义所在。在自然界中,由于大气中二氧化碳含量增加,我们无法将温度和叶片生理的影响分开,但我们的模型可以很成功地做到这一点。”

“现在我意识到,解决诸如热带生态系统中气孔效应的实际规模等不确定性的问题-——在此方面的实地实验数据很少——可能也同样重要。与受到卫星数据更好控制的云层和降雨问题相比,这方面的研究相对落后。是时候转向土地了。”

本文作者:

Brian Bell,研究员, 伦敦政治经济学院经济绩效中心

本文与Futurity杂志联合发表,原载于世界经济论坛Agenda博客,转载请注明来源并附上本文链接。

翻译:杜冰钰

编辑:王思雨