二十年的衛(wèi)星觀測(cè)揭示了一個(gè)嚴(yán)峻的全球警告：地球大陸的大片地區(qū)正在以前所未有的速度干涸。在氣候變化、地下水過(guò)度開采和干旱加劇的推動(dòng)下，這種“超級(jí)干旱”現(xiàn)象對(duì)海平面上升的影響已超過(guò)冰蓋融化。四大片巨大的干旱區(qū)——從北美延伸至歐亞大陸和北非——正在形成，威脅著數(shù)十億人的水資源供應(yīng)。

二十多年來(lái)衛(wèi)星觀測(cè)研究的新發(fā)現(xiàn)表明，自2002年以來(lái)，受氣候變化、不可持續(xù)的地下水利用和極端干旱的影響，地球各大洲經(jīng)歷了前所未有的淡水流失。這項(xiàng)由亞利桑那州立大學(xué)牽頭、今日發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》的研究強(qiáng)調(diào)了四個(gè)大陸規(guī)模的“超級(jí)干旱”地區(qū)的出現(xiàn)，這些地區(qū)均位于北半球，并警告稱，這些地區(qū)將對(duì)水資源安全、農(nóng)業(yè)、海平面上升和全球穩(wěn)定造成嚴(yán)重后果。

研究小組報(bào)告稱，陸地上的干旱地區(qū)每年的擴(kuò)張速度大約相當(dāng)于加利福尼亞州面積的兩倍。而且，干旱地區(qū)干旱化的速度現(xiàn)在超過(guò)了濕潤(rùn)地區(qū)濕潤(rùn)化的速度，從而顛覆了長(zhǎng)期以來(lái)的水文模式。

這對(duì)可用淡水資源的負(fù)面影響令人震驚。全球75%的人口生活在101個(gè)國(guó)家，這些國(guó)家在過(guò)去22年里一直在減少淡水資源。據(jù)聯(lián)合國(guó)預(yù)測(cè)，未來(lái)50到60年，世界人口預(yù)計(jì)將繼續(xù)增長(zhǎng)，而與此同時(shí)，淡水資源卻急劇減少。

自2002年以來(lái)，受氣候變化、不可持續(xù)的地下水利用和極端干旱的影響，地球各大洲經(jīng)歷了前所未有的淡水流失。亞利桑那州立大學(xué)牽頭的一項(xiàng)新研究強(qiáng)調(diào)了四個(gè)大陸規(guī)模的“超級(jí)干旱”地區(qū)的出現(xiàn)，這些地區(qū)均位于北半球，對(duì)淡水供應(yīng)產(chǎn)生了驚人的影響。圖片來(lái)源：Sophia Franz

地下水：隱藏的罪魁禍?zhǔn)?/strong>

研究人員確定了陸地上水流失的類型，并首次發(fā)現(xiàn)68%的水流失僅來(lái)自地下水——對(duì)海平面上升的貢獻(xiàn)比陸地上的冰川和冰蓋更大。

“這些發(fā)現(xiàn)或許是迄今為止關(guān)于氣候變化對(duì)我們水資源影響的最令人擔(dān)憂的信息，”該研究的首席研究員、亞利桑那州立大學(xué)可持續(xù)發(fā)展學(xué)院全球未來(lái)學(xué)教授杰伊·法米格列蒂 (Jay Famiglietti) 表示?！按箨懻诟珊裕?yīng)正在減少，海平面上升正在加速。持續(xù)過(guò)度使用地下水的后果可能會(huì)危及全球數(shù)十億人的糧食和水資源安全。這是一個(gè)‘全員參與’的時(shí)刻——我們需要立即采取行動(dòng)，保障全球水資源安全?！?/p>

該圖顯示了GRACE/FO衛(wèi)星觀測(cè)到的各國(guó)陸地水儲(chǔ)量長(zhǎng)期趨勢(shì)（2003年2月至2024年4月）。圖片來(lái)源：亞利桑那州立大學(xué)以及美德GRACE和GRACE-FO任務(wù)。

從太空追蹤水資源趨勢(shì)

研究人員評(píng)估了美德重力恢復(fù)和氣候?qū)嶒?yàn) (GRACE) 和 GRACE-Follow On (GRACE-FO) 任務(wù)二十多年的數(shù)據(jù)，研究了自 2002 年以來(lái)陸地水儲(chǔ)量的變化方式和原因。陸地水儲(chǔ)量包括地球表面和植被的所有水、土壤水分、冰、雪和陸地上儲(chǔ)存的地下水。

“我們正在損失如此之多的不可再生水資源，令人震驚，”該研究的主要作者、亞利桑那州立大學(xué)的研究科學(xué)家赫里希凱什·A·錢丹普爾卡（Hrishikesh A. Chandanpurkar）說(shuō)道?！氨ê蜕顚拥叵滤拖窆爬系男磐谢稹Ｎ覀儧](méi)有只在需要的時(shí)候，比如長(zhǎng)期干旱的時(shí)候，動(dòng)用它們，而是把它們視為理所當(dāng)然。此外，在豐水年份，我們也沒(méi)有嘗試補(bǔ)充地下水系統(tǒng)，因此淡水資源正瀕臨枯竭。”

杰伊·法米格列蒂（Jay Famiglietti），亞利桑那州立大學(xué)全球未來(lái)學(xué)教授。圖片來(lái)源：亞利桑那州立大學(xué)

全球干旱的臨界點(diǎn)

該研究發(fā)現(xiàn)，2014-2015年左右似乎是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，當(dāng)時(shí)正值所謂的“超級(jí)厄爾尼諾”時(shí)期。極端氣候事件開始加速，隨之而來(lái)的是地下水消耗量的增加，大陸干旱的速度超過(guò)了冰川和冰蓋融化的速度。

此外，該研究還揭示了一種此前未報(bào)告過(guò)的波動(dòng)現(xiàn)象，即2014年之后，干旱地區(qū)從主要位于南半球轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕挥诒卑肭?，而濕?rùn)地區(qū)則相反。

導(dǎo)致大陸干旱化的關(guān)鍵因素之一是北半球中緯度地區(qū)（例如歐洲）極端干旱事件的增多。此外，過(guò)去十年來(lái)，加拿大和俄羅斯的冰雪和永久凍土融化加劇，全球地下水持續(xù)枯竭也是一個(gè)主要因素。

在之前的研究中，團(tuán)隊(duì)成員利用2002年至2016年的衛(wèi)星數(shù)據(jù)研究了陸地水儲(chǔ)量。在這項(xiàng)新研究中，團(tuán)隊(duì)分析了20多年的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了大陸干旱化的一個(gè)關(guān)鍵重大進(jìn)展。幾種區(qū)域性干旱模式以及此前發(fā)現(xiàn)的陸地水儲(chǔ)量損失的局部“熱點(diǎn)”現(xiàn)已相互關(guān)聯(lián)，形成了四個(gè)大陸尺度的巨型干旱區(qū)。

這些地區(qū)包括：

北美西南部和中美洲：該地區(qū)包括美國(guó)西南部的主要糧食產(chǎn)區(qū)，以及菲尼克斯、圖森、拉斯維加斯等主要沙漠城市，以及洛杉磯和墨西哥城等主要大都市區(qū)。

阿拉斯加和加拿大北部：該地區(qū)包括阿拉斯加和不列顛哥倫比亞省的高山冰川融化、加拿大高緯度地區(qū)的積雪和永久凍土融化以及不列顛哥倫比亞省和薩斯喀徹溫省等主要農(nóng)業(yè)區(qū)的干旱

俄羅斯北部：該地區(qū)正在經(jīng)歷大雪，高緯度地區(qū)永久凍土融化

中東-北非（MENA）泛歐亞大陸：該地區(qū)包括迪拜、卡薩布蘭卡、開羅、巴格達(dá)和德黑蘭等主要沙漠城市；烏克蘭、印度西北部和中國(guó)華北平原地區(qū)等主要糧食產(chǎn)區(qū)；正在萎縮的里海和咸海；以及巴塞羅那、巴黎、柏林、達(dá)卡和北京等主要城市。

令人驚訝的緯度趨勢(shì)

事實(shí)上，研究表明，自2002年以來(lái)，只有熱帶地區(qū)的平均緯度持續(xù)增濕，而IPCC（政府間氣候變化專門委員會(huì)）的氣候模型（用于預(yù)測(cè)未來(lái)氣候情景的復(fù)雜計(jì)算機(jī)程序）并未預(yù)測(cè)到這一點(diǎn)。連續(xù)記錄對(duì)于理解水循環(huán)的長(zhǎng)期變化至關(guān)重要。

“這項(xiàng)研究確實(shí)表明了對(duì)陸地水儲(chǔ)量等變量進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)的重要性，”Chandanpurkar說(shuō)道。“GRACE記錄已經(jīng)達(dá)到了我們能夠清晰地看到氣候變化長(zhǎng)期趨勢(shì)的程度。更多的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和數(shù)據(jù)共享將進(jìn)一步支持這種分離，并為水資源管理提供信息?！?/p>

Hrishikesh A. Chandanpurkar，亞利桑那州立大學(xué)研究科學(xué)家。圖片來(lái)源：Hrishikesh A. Chandanpurka

前所未有的大陸干旱威脅著農(nóng)業(yè)和糧食安全、生物多樣性、淡水供應(yīng)以及全球穩(wěn)定。本研究強(qiáng)調(diào)，需要持續(xù)開展大規(guī)模研究，以便讓政策制定者和社區(qū)了解日益嚴(yán)峻的水資源挑戰(zhàn)，并把握機(jī)遇，創(chuàng)造有意義的變革。

“這項(xiàng)研究意義重大。它清楚地表明，我們迫切需要在全球范圍內(nèi)制定新的政策和地下水管理戰(zhàn)略，”法米格列蒂說(shuō)道。她目前就職于朱莉·安·瑞格利全球未來(lái)實(shí)驗(yàn)室，曾任美國(guó)國(guó)家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室高級(jí)水科學(xué)家?！氨M管減緩氣候變化的努力面臨挑戰(zhàn)，但我們可以通過(guò)實(shí)施圍繞區(qū)域和國(guó)際地下水可持續(xù)性的新政策來(lái)應(yīng)對(duì)大陸干旱問(wèn)題。反過(guò)來(lái)，這將減緩海平面上升的速度，并有助于為子孫后代保護(hù)水資源?！?/p>

行動(dòng)建議

該研究呼吁立即采取行動(dòng)，減緩和扭轉(zhuǎn)地下水枯竭的趨勢(shì)，保護(hù)剩余的淡水資源，并應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的水資源短缺和沿海洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步指出，戰(zhàn)略性水資源管理、國(guó)際合作和可持續(xù)政策對(duì)于為子孫后代保護(hù)水資源并減輕對(duì)地球系統(tǒng)的進(jìn)一步破壞至關(guān)重要。

該研究還將支持世界銀行集團(tuán)即將發(fā)布的一份旗艦報(bào)告，該報(bào)告將深入探討這些發(fā)現(xiàn)，包括大陸干涸對(duì)人類和經(jīng)濟(jì)的影響，并為各國(guó)解決日益嚴(yán)重的淡水危機(jī)提出可行的解決方案。

該研究結(jié)果基于美德聯(lián)合開展的GRACE和GRACE-FO衛(wèi)星任務(wù)超過(guò)22年的陸地水儲(chǔ)量數(shù)據(jù)。完整報(bào)告詳細(xì)介紹了干旱趨勢(shì)的科學(xué)分析和區(qū)域細(xì)分。盡管氣候變化，但干旱趨勢(shì)依然強(qiáng)勁且持續(xù)。

編譯自/scitechdaily