Load mobile navigation

《自然地球科学》气候暖化促进了植物成长 但也让地球变得更“渴”

升高的 CO2浓度加上变暖的气温,二者结合的结果是植物消耗的水量增加。 这将导致如这条南卡罗来纳州阿十波河(Ashepoo River)的河流的水量下降。PHO

升高的 CO2浓度加上变暖的气温,二者结合的结果是植物消耗的水量增加。 这将导致如这条南卡罗来纳州阿十波河(Ashepoo River)的河流的水量下降。PHOTOGRAPH BY VINCENT J. MUSI, NAT GEO IMAGE COLLECTION

(36500365uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:STEPHEN LEAHY 编译:蔡雅铃):上升的CO2浓度和一个暖化的地球代表植物会长得更大,也有更长的时间把陆地吸干。 这对人类的水源供应而言是个坏消息。

在本世纪结束前,植物可能会消耗掉更多的水,让住在北美、欧洲和中亚的人们能使用的水变少──就算下雨和降雪增加也一样,一份11月初发表在《自然地球科学》(Nature Geoscience)期刊的新研究这样描述。

植物是水循环的主要调节者,影响60%从陆地流往大气的水分。 现在有研究显示,气候变迁是如何经由好几个途径改变着这个重要的循环。

「植物就像是大气的吸管,控制着水如何从陆地流向大气。 」这份研究的主要作者──达特茅斯学院(Dartmouth College)的气候地理学家贾斯丁. 曼金(Justin Mankin)说。

在未来数十年内如果二氧化碳(CO2)的排放量没有大幅减少,到本世纪末,大气的 CO2含量会变成将近2倍,而全球平均温度则会上升摄氏4到6度。 未来的这种更热又充满CO2的环境,就如同把暖气调大后再把 CO2打进温室。 假设没有其他如营养缺乏等因素的限制,可能的结果就是让植物爆发性成长。 不过这样一来,留给人类使用的水会大量减少,曼金在一次访问里说。

气候变迁会从三方面影响植物的生长。 首先,当 CO2浓度上升,植物行光合作用所需的水会变少。 这个影响有充分的数据可证实,过去一直被认为代表会有更多淡水可供给土壤和河川。 然而第二种效应会抵销它:当世界变得较暖,就表示会有更长、更暖的生长季,这让植物有更多时间生长和消耗水,进而旱化土地。

如今研究人员指出了第三种效应:当 CO2浓度升高,它会放大光合作用。 植物在这种较热、富含 CO2的环境里会长得更大、有更多叶片。 这表示下雨时会有更多潮湿的叶片,也创造出更多表面积、发生更多蒸发作用。 计算机仿真显示这种叶面蒸发作用的增加对径流和土壤水分(soil moisture)有很大的影响,曼金说。

曼金的团队共使用16个不同的气候模型,搭配了一些变量的历史数据,包括降雨量、叶面蒸发量、土壤蒸发量、叶面积指数(leaf area index)、土壤水分等,以及其他能更准确复制过去情况的变量。 而未来气候的变量如地表气温和CO2浓度也被加入模型中,以了解它们会如何影响全球水循环。

虽然各地的植物在一个更热、富含 CO2的世界会消耗更多水分,但北部和热带地区预计会有足够的降雨,抵销掉植物成长所增加的用水量,曼金说。

这个研究的精华重点是:升高的CO2浓度和暖化的温度二者合起来的影响是增加植物消耗的水量,而这会导致中纬度地区──包含北美洲、欧洲和中亚等地方的河川与溪流的水量下降。

关于用水量的坏消息

高 CO2浓度对植物的影响是否会增加陆地的可用水量(water availability),长期以来一直受到讨论,全球知名的水专家、同时也是致力于解决全球水资源问题的太平洋研究所(Pacific Institute)前任所长的彼得. 葛理克(Peter Gleick)说。

「在更准确仿真整体生物量的增加,包括林冠之后,」这个研究得到的是「一个肯定、相反和可说是『坏消息』的结论:上升的 CO2浓度和相关的气候变化会使得可用水量变得更少,而不是改善状况,」没有参与这份研究的葛理克说。 他说这个结果「对美国西部几乎肯定是个坏消息。 」

先前的气候研究已经发现在 CO2排放量维持不变的情况下,美国西南部和中部大平原区(central Great Plains)有高达80%的机率会在2100年前遭遇到一个长达35年或更久的「超级旱灾」(megadrought)。 适度减少排放量也只会将风险降到60%。 而模型预测的超级大旱,还不包含这个新发现提到的植被改变会如何让情况更加恶化,葛理克说。

如今的大气已经有更多 CO2了,气候也更温暖。 来自卫星数据的证据显示过去40年来植被的增加量相当明显,曼金说。 不过他也提到,虽然生长季节也变得愈来愈长,但也很难将地球最近的绿化完全推给气候变迁,因为过去100年间地貌受到太多人为改变了。

CO2浓度节节高升

大气中的 CO2浓度至少在过去80万年中一直介于180到290 ppm之间。 最近的这1万年,CO2则维持在大约280ppm,直到工业革命造成了人类广泛使用煤。

今年9月的量测显示 CO2的浓度是412ppm,这比工业革命前的值高出47%。 上一次 CO2浓度超过400ppm是在1600万到2500万年前,当时的地球以及气候和现在非常不同。

CO2浓度现在正以每年2ppm的速率上升。 若是继续使用煤、天然气和石油,到2100年它的浓度可能会翻倍成560ppm。 仿真显示在那种情况下整个中纬度地区的干旱会发生地更快、持续更久,而且变得更严重──就算在降雨情况正常的时候,曼金说。

水资源缺乏(Water scarcity)如今已是一个重大议题,根据一份2016年的研究,全球有40亿人每年至少一个月面临水资源的严重短缺。 任何关于未来供水减少的消息确实都是噩耗,这点在像美国这样富裕的国家也一样,曼金说,从底特律到西南部,已经有人正面临用水紧迫之苦了。




欢迎关注微信公众号“环球趣视频”
上一篇 下一篇 TAG: 地球 气候 植物
Baidu
搜狗