一项新的研究表明,干旱和潮湿地区的损失是全球性的,可能对地球四分之一的人口产生重大影响。
美国宇航局的地表水和海洋地形任务(如图所示)在轨道上运行,将扫描湖泊和水库,为全球湖泊水储存估计提供新数据。
地球上的湖泊正在干涸。
根据《科学》杂志最近的一项研究,从 1992 年到 2020 年,世界上最大的湖泊中有一半以上(占地球上所有湖泊蓄水量的 95%)流失了“大量”水。无论是天然湖泊还是人工水库,无论是干旱地区还是湿润地区,这种趋势都是如此。研究表明,目前大约四分之一的人口生活在干涸的湖盆中,这种情况威胁着供水、水力发电、娱乐机会等。
该研究将损失主要归因于全球气候变化,即蒸发量增加。它还确定了人类需求的稳步增长。
“我对这种干燥趋势感到惊讶,”弗吉尼亚大学气候研究员、该研究的主要作者“这在其他研究中也曾在当地出现过,但我们表明这种模式是全球性的。”
Yao 和同事通过结合来自 Landsat卫星任务的近 250,000 张图像、九颗卫星的高度测量以及地面的湖泊水位测量结果得出了他们的估计。他们每年平均获得每个研究湖泊的六个湖泊水位估计值。然后,科学家们利用气候和水文模型来确定海拔和面积覆盖范围的变化,并据此计算出研究中 1,972 个湖泊和水库的体积。
“湖泊水位每年和年际都会波动,因此你需要这些 30 年的观测来估计趋势。”
“湖泊水位每年和年际都会波动,所以你需要这些 30 年的观测来估计趋势,”姚说。“我们从 1992 年开始,因为那时Landsat 2 图像就可用了。在此之前,全球报道参差不齐。但我们确实得到了很好的数据。”
“结果是可靠的,因为他们能够使用多个数据源来编制全球最完整、时间最密集的湖泊蓄水时间序列,”未参与该研究的南卫理公会大学地球科学助理在研究中。
干燥的地方会变得干燥,潮湿的地方也会变得干燥
研究人员检查了七大洲的 1,051 个天然湖泊(每个面积为 100-377,000 平方公里)和 921 个水库(面积为 4-67,000 平方公里)。他们发现,在全球范围内,所研究的 53% 的湖泊和 64% 的水库遭受了重大损失。它们每年平均损失 21.5 亿吨(600 立方公里)的水,相当于 2015 年美国消耗的全部水量。
天然湖泊平均每年损失 26.4 吉吨,而水库每年增加 4.9 吉吨——这是研究期间 183 个新水库蓄水的结果。《科学》杂志的论文指出,大约四分之一的湖泊出现了大幅增长,通常是在“大坝建设温床” ,或者在偏远和人口稀少的地区,例如青藏高原内陆高原和北美大平原。
研究人员表示,仅20个主要湖泊就占了总失水量的80%,其中以世界上最大的内陆水体里海为首,里海的水量损失了一半。
但全球范围内都出现了重大损失,其中包括美国,其中加利福尼亚州索尔顿海
和犹他州
大盐湖的水位大幅下降。还有几个湖泊,例如阿富汗的戈德扎雷湖,在研究开始时其水量是米德湖的四倍,但几乎完全消失了。
研究报告称,干旱和潮湿地区都普遍存在干燥趋势。“之前的气候研究表明,干燥的地方会变得更干燥,潮湿的地方会变得更湿,”姚说。“我们发现干燥地区确实会变得干燥,但潮湿地区也会出现损失。”
损失可能产生重大影响
研究人员确定了全球湖泊水位下降的三个主要原因。首先是地球气候变暖,水温和空气温度显着升高,蒸发速度加快。该团队的模型表明,全球变暖是戈德扎雷湖消失的罪魁祸首。
姚说,第二个是气候变化、湖泊和水库周围人口增加以及水资源管理计划效率低下造成的水过度消耗。大盐湖和索尔顿海的大量水流失主要归咎于人类活动。
第三是沉积物增加,特别是在水库中,而“自然气候变化也发挥了一定作用,”姚说。
“湖泊是储存碳的热点,就像海洋一样。但如果它们变暖,它们储存二氧化碳的能力就会下降。”
杨说,由于很大一部分人口居住在干燥的湖盆地区,持续的水流失可能会造成严重后果。“如果这些水体被用作饮用水源或农业或工业水源,这一点尤其重要,”他指出。“此外,由于沉积导致水库蓄水量下降也会损害水库管理洪水和干旱的设计功能。休闲方面,蓄水量下降、水温升高以及气候变暖对湖泊造成的一系列其他影响都可能导致水质下降并损害湖泊为我们提供的生态系统服务。”
姚说,湖泊水位下降可能会降低湖泊储存碳的能力,从而加剧气候变化。“湖泊是储存碳的热点,就像海洋一样,”他说。“但如果它们变暖,它们储存二氧化碳 [CO 2 ] 的能力就会下降。在一些高原地区,我们看到这些物体的变暖程度更高,我们看到保护性冰盖的巨大损失。冰覆盖的持续时间变短,因此湖泊会失去更多的水,这意味着它们会失去CO 2。”
姚表示,他计划将研究范围扩大到较小的湖泊。尽管它们只占地球地表水的一小部分,限制了它们的全球重要性,但储存的变化可能会对当地产生巨大的影响。
新的卫星任务,例如去年 12 月发射的NASA地表水和海洋地形(SWOT),应该能够提供合并较小天体所需的分辨率和覆盖范围。
“我对 SWOT 感到非常兴奋,”姚明说。“单个任务将提供大小湖泊的估计,因此我们可以扩展到更多水体。它甚至可以增加河流流量,因此我们可以真正了解水文学方面的情况以及这对蓄水意味着什么。”
——达蒙德·本宁菲尔德,科普作家