蒸散发是指水从地面通过蒸发和蒸腾相结合的方式进入大气的过程。
新研究表明，受气候变化影响，2003至2019年间全球蒸散发增加了10%。
研究人员提出了一种利用卫星数据追踪地球不同区域水体质量变化的新方法。
如果水循环中已识别的这些趋势持续下去，可能会带来河流流量减少和野火风险增加等挑战。
蒸散发——即水通过蒸发和蒸腾相结合的方式从地面进入大气的过程——根据新研究，2003至2019年间在全球范围内增加了10%。
该研究发表于《Nature》一文发现，这一变化主要受全球陆地表面升温的驱动。这一结论证实了一个长期存在的理论：未来随着气候持续变暖，水循环将获得更多能量，并“加剧”。
该研究提出了一种新方法，利用卫星数据追踪地球不同区域水体质量的变化。一位未参与该研究的科学家对《Carbon Brief》表示，此方法使作者能够“完善蒸散发的水循环图景”。他补充道：“科学家们数十年来一直未能实现这一闭合。”
不过，另一位科学家对《Carbon Brief》表示，如果观测到的趋势持续下去，“河流流量减少和野火风险增加将给全球各地的水资源管理者和应急规划者带来挑战”。
卫星数据
在降水之后，蒸散发是全球水循环中的第二大组成部分。该术语描述水从地球表面进入大气的运动过程，包括土壤和水体的蒸发以及蒸腾作用（来自植被）。
科学家们长期以来认为，随着全球变暖推高气温，气候系统获得的能量增加将推动蒸散发水平升高。这将导致全球水循环加速，变得更加“剧烈”。
为测量蒸散发的变化，科学家通常采用的技术包括模型、遥感和原位观测。然而，该研究指出，每种方法在估算大区域或全球范围时都有其局限性。
迈克尔·拜恩博士——一位气候科学家，任教于圣安德鲁斯大学，该人未参与该论文——他对《Carbon Brief》表示，原位测量“通常较为稀疏，强烈受当地条件影响，且本身不足以用于全球蒸散发估算”。
论文作者补充指出，与其他一些方法相关的存在“广泛的不确定性”，例如在将局部观测结果放大至全球尺度时。
乔舒亚·菲舍尔博士，系NASA喷气推进实验室的研究科学家，他同样未参与该研究，并对《Carbon Brief》表示，蒸散发可以利用卫星图像进行测量。然而，菲舍尔指出，卫星需要清晰的视线才能获取读数，而云层常常“造成阻碍”。
在本研究中，作者并未直接测量蒸散发，而是利用卫星测量水循环中的相关组成部分。此外，作者并未使用传统卫星图像，而是利用重力恢复与气候实验（GRACE）和GRACE-Follow On（GRACE-FO）卫星任务的数据，以测量大量水体位置的变化。
菲舍尔对《Carbon Brief》表示，GRACE之所以“独特”，是因为卫星无需直接观测地球表面即可收集数据。他解释说，卫星利用重力的牵引，并补充说，由于云的质量很小，这一方式避开了云层的问题：
“GRACE/FO在受到重力牵引时会发生实际的物理移动。重力由质量引起。因此，重力场是无需实际观看即可感知的事物。在此情况下，质量来自陆地和水体。但是，陆地基本保持不变，而地表水则会发生变化——云中的质量并不多。”
为测量蒸散发，作者假设所有降雨都分配于蒸散发、河流径流和陆地储水之中。通过分别测量水循环的其他三个组成部分，作者因此能够计算出蒸散发。
拜恩对《Carbon Brief》表示，以这种“水量收支”方法取代直接测量，是“一种估算全球蒸散发趋势的创造性方法”。他补充道：
“对这些量进行的一系列独立测量被综合起来，以提供对全球蒸散发趋势的可靠估算，关键在于还提供了其不确定性。”
陆地变暖
该研究运用这一方法，生成了一个“集合”（即一组估算值），包含2003至2019年全球陆地蒸散发的20个估算结果。
下图显示了2003至2019年间蒸散发（顶部）、降水（从上往下第二行）、径流（从下往上第二行）和地下水储量变化（底部）的变化情况。黑线表示平均趋势，阴影表示置信区间，其中红色区域表示高置信度。
作者发现，2003至2019年间蒸散发呈“统计上显著”的增长，每年增加2.3毫米，相当于比长期平均水平增加约10%。根据该研究，这些发现“与全球蒸散发在气候变暖条件下应当增加的假说相一致”。
相比之下，研究称，同一时期内，降水相对于其长期平均水平增加了3%，径流减少了6%。
凯特·威利特博士——一位气候科学家，任职于英国气象局（UK Met Office），该人未参与该研究——确认蒸散发的增加“与以往研究大体一致”。
与此同时，玛德琳·帕斯科利尼-坎贝尔博士任职于NASA喷气推进实验室——该研究的第一作者——对《Carbon Brief》表示，这一趋势证实了其他模型和数据的预测。不过，她补充道，这一变化“比我们根据现有估算所预期的要大”。
作者还找出了其所识别变化背后的驱动因素。他们发现，超过一半的增长是由全球陆地表面温度驱动的，气温升高推动了蒸散发的增加。与此同时，17%的变率归因于自然气候现象，即厄尔尼诺南方涛动。
作者指出，随着气候变暖，通过蒸散发重新进入大气的降雨量正在增加，而“地表径流”则在减少。径流是指流经陆地并汇入溪流和河流、而非渗入土壤的降雨量。
帕斯科利尼-坎贝尔解释说，径流的减少可能对水资源的可得性产生影响：
“蒸散发的增加会影响可用于农业和供水的地表水量。未来，蒸散发的增加还可能意味着某些地区陆地水分流失加剧，从而导致干旱，同时由于大气环流受到影响，其他地区则会出现更强的降雨。”
拜恩指出，蒸散发升高还可能通过使植被干枯而增加野火的风险：
“如果这些蒸散发趋势按预期持续，河流流量减少和野火风险增加将给全球各地的水资源管理者和应急规划者带来挑战。”
威利特补充说，本研究发现的这些趋势也能解释“部分原因”，即相对湿度下降，这是科学家在陆地上观测到的现象：
“该研究发现，这一[蒸散发增加]在很大程度上是由温度驱动的，并与降水的小幅增加和储水量的较大幅下降有关。这表明陆地表面正在变干，这也很可能是陆地相对湿度下降的部分原因。”
与此同时，作者还指出，较高的蒸散速率可对陆地表面产生降温效应，因为蒸发的水分会带走地球表面的能量。根据该研究，这“可能形成一种负反馈机制”，部分抵消气候变化带来的变暖。
“完善水循环图景”
帕斯科利尼-坎贝尔对《Carbon Brief》表示，蒸散发是水循环中的“关键”组成部分，但历来“很难在大尺度上进行测量”。她补充道，这项研究提供了“一条新的证据，表明随着气温升高，水循环正变得更加剧烈”。
菲舍尔对《Carbon Brief》表示，该论文“出色”，卫星数据为全球水循环提供了“极好的闭合”。他对《Carbon Brief》表示：
“通过将河流径流的海洋测量数据与良好的降水测量数据相结合，GRACE/GRACE-FO现在可以完善蒸发的水循环图景。科学家们数十年来一直未能实现这一闭合。[该研究]解决了这一问题。果然，他们现在能够穿透不确定性的迷雾，证实随着二氧化碳上升导致被困能量增加，蒸发确实一直在增加。”
亚历克西斯·伯格博士，系哈佛大学的研究助理，他未参与该研究。他对《Carbon Brief》表示，该研究是“一种原创的方法，付出了巨大努力”，但他补充说，他对作者将蒸散发增加归因于陆地气温升高的做法也存有顾虑。
他对《Carbon Brief》表示，在陆地上，较高的气温可能在湿润地区推动更大的蒸散发。然而，他补充说，在干燥的“水分受限”地区，两者关系“恰恰相反”：
“尽管全球平均的蒸散发变化将主要由湿润地区主导，但我认为，就过程而言，全球图景比简单的‘变暖越多，蒸散发越多’要复杂得多；事实上，气温与蒸散发以复杂的方式相互耦合。”
伯格补充说，作者并未提及“全球变绿”趋势，该趋势在近几十年间出现，并“可能导致蒸散发增加，且与变暖无关”。
与此同时，该研究的作者指出，本研究给出的是蒸散发的“整体估算”，不能用于精确定位气候变化的特定热点地区。
拜恩对《Carbon Brief》表示，对于全球尺度的测量而言，“这种‘自上而下’的蒸散发估算很有启发性。”不过，他补充说，它“有可能被进一步发展，用于测量区域尺度上的蒸散发趋势”。
菲舍尔同意，下一步是“将这些宏观测量与地方尺度的测量相融合”。
