气候变化如何影响我们获取淡水的能力

Image of land impacted by drought.
Dry parts of the planet will become drier as climate change affects the fresh water cycle.Image: UNSPLASH/ Oleksandr Sushko
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  • 由于气候变化,水循环变化的速度比预期更快。

  • 水循环发生巨大变化意味着干旱地区会更加干旱,湿润地区会变得更加湿润。

  • 科学家表示,这将导致更多干旱和极端洪灾。

  • 他们表示,这又是一个我们必须迅速迈向净零排放的理由。

淡水从海洋循环到大气,再到云层、河流,最后回到海洋。这种持续不断的流动可能给我们带来一种确定无疑的错觉。自来水总会有淡水。不是吗?

遗憾的是,这并无保证。气候变化正在改变水循环将水输送到陆地上的位置,使干旱地区变得更加干旱,湿润地区变得更加湿润。

我们的研究于2月23日发表在《自然》上的研究发现,根据海洋变化,水循环变化的速度比我们此前认为的更快。

这一令人担忧的发现凸显出迫切性日益增强的需求:在水循环变化得面目全非之前,停止排放使大气变暖的气体。

如果这听起来很严重,那确实如此。我们获取淡水的能力是现代社会得以运转的基础。

追踪落在海洋上的降雨量并不容易。Image: UNSPLASH/Brazil Topno

水循环已经发生变化

随着地球变暖,水循环已开始呈现“湿润之地愈湿、干旱之地愈旱”的模式并不断加剧。

这意味着,越来越多的淡水正从地球干旱地区流向湿润地区。

这会是什么样子?天气愈发极端:相对干旱地区的干旱会更加严重、更加频繁;相对湿润地区则会出现更多极端风暴和洪水。

想想肆虐美国西部的特大干旱、德国前所未有的洪灾,或是孟买等城市强降雨增加的情况。

这种变化已经发生。在联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)具有里程碑意义的2021年报告中,委员会依据不断增多的相关研究得出结论:气候变化已经导致水循环发生长期变化。

我们看到的变化才刚刚开始。未来几十年,水循环加剧可能使地球大片区域的人们更难获得稳定可靠的淡水供应。

令人担忧的是,尽管我们知道水循环正在加剧,却还不完全清楚加剧了多少、速度有多快。这正是海洋发挥作用的地方。

如何利用海洋作为雨量计

难以直接测量水循环变化的主要原因,是我们缺乏地球降雨和蒸发量的测量数据。

从实际操作来看,要在地球表面被水覆盖的70%区域设置永久性雨量计或蒸发皿非常困难。此外,要评估长期变化,我们需要几十年前的测量数据。

海洋温度升高会导致蒸发量增加。Image: UNSPLASH/Jeremy Bezanger

科学家最终采用的解决办法是利用海洋。许多人可能没有意识到,不同海域的盐度有高有低。例如,平均而言,大西洋的盐度高于太平洋。

为什么?因为降雨。淡水以雨水形式落入海洋,会稀释海水,降低其盐度。水从海面蒸发时,盐分留在海中,使盐度上升。这意味着我们可以利用记录较为完善的海洋盐度变化,将其作为一种雨量计来检测水循环变化。

早期研究利用这种方法追踪海洋表层盐度的变化。这些研究表明,水循环正在显著加剧。

遗憾的是,海洋不像传统雨量计那样静止不动。洋流、波浪和环流涡旋使海水持续运动。这种不确定性让人们对盐度与水循环变化之间的联系究竟有多精确产生疑问。

为此,我们开发了新方法,能够将海洋盐度变化与水循环中推动淡水从较暖地区流向较冷地区的部分变化精确联系起来。我们的估算显示,大气中、陆地上和海洋中的整体水循环正在如何变化。

我们的研究发现了什么?新研究发现,自1970年以来,相当于悉尼港水量12.3万倍的淡水从热带地区转移到了较冷地区。估计水量为46,000至77,000立方公里。

这与水循环加剧幅度最高达7%的情况相符。这意味着湿润地区的降雨量最多增加7%,而干旱地区的降雨量减少7%(或蒸发量增加)。

这一结果处于多项既往研究估算值的上限;那些研究认为加剧幅度接近2-4%。

遗憾的是,这些发现表明,水循环可能正比此前认为的更快接近潜在灾难性变化。

水循环改变后的未来会是什么样?

如果水循环正在以更快速度加剧,就意味着极端干旱和降雨事件将更强烈、发生得更频繁。

即使世界各国政府实现其目标,将全球变暖控制在2℃以内,IPCC仍预测,我们遭遇的极端事件平均会增强14%,相较于1850-1900年的基准时期。

正如IPCC去年的报告所指出的那样,有些人群和生态系统受到的冲击会比其他人群和生态系统更大。例如,地中海沿岸国家、澳大利亚西南部和东南部以及中美洲都会变得更加干旱,而季风地区和两极地区则会变得更加湿润(或降雪更多)。

在受这些水循环变化影响的干旱地区,除非采取海水淡化等替代方案,否则城市的存续能力可能面临切实威胁。

世界干旱地区的干旱可能会更加严重、更加频繁。Image: UNSPLASH/ Luis Tosta

我们应该怎么做?你已经知道答案。

数十年的科学研究已经清楚表明,温室气体排放与全球气温升高之间存在明确关系,而全球气温升高又会推动水循环加剧。

这又是一个理由,说明我们必须尽可能迅速地迈向净零排放,以减少气候变化造成的损害。

我们观察到的水循环变化主要由更早时期的排放造成,这些排放来自20世纪中期及更早时期。此后,我们的排放量大幅增加。

接下来会发生什么,完全取决于我们。

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