2021年9月10日，Science Advances期刊發表題為《耶路撒冷附近4500年生態水文過程揭示的穩定並受威脅的降水—地下水補給關係》（An ecohydrological journey of 4500 years reveals a stable but threatened precipitation–groundwater recharge relation around Jerusalem）的文章。來自新加坡、瑞士、加拿大和英國的研究人員組成國際研究小組對耶路撒冷地區4500年的氣候重建開展研究，旨在確定氣候、植被和地下水補給之間的關係。研究表明，由於植被對CO2增加的補償響應，預計隨著氣候變化加劇，未來這種關係將被氣候變化所改變並極有可能會危及水資源的可用性。
地下水是世界上半乾旱和季節性乾旱地區的重要水資源。世界上有幾個地區的地下水儲量枯竭，雖然抽取地下水是主要原因之一，但氣候變數的變化也可能對地下水的儲存和補給產生相當大的作用。地下水補給是降水減去蒸散發和徑流之和的剩餘，因此受到氣候變異性、植被、土壤和風化層特性的強烈影響。在半乾旱區，即使是相對較小的蒸散變化也會對地下水補給產生強烈的影響，因為補給相對於降水和蒸散來說是一個很小的通量，徑流也只佔降水的很小一部分。要更廣泛地看待植被在調節地下水補給通量方面的作用，就需要更長的時間尺度，這對於從多世紀的角度界定相對較近期的人為氣候變化的影響也非常有用。研究人員使用一個機械生態水文模型分析了植被和土壤水分動態對地下水補給的作用，該模型透過複製耶路撒冷地區的地下水補給觀測記錄進行驗證，而不是關注深層地質地層的含水層屬性和飽和流動。而且使用耶路撒冷地區最近重建的4500年年降水時間序列，採用代用指標和模型重建的古氣候，以及每小時的天氣生成器。這使得地下水補給的分析可以擴充套件到古氣候研究的典型時間尺度，這在機械生態水文研究中是前所未有的。透過這些模型模擬，研究解決了以下問題：①近4500年來降水—地下水補給的關係是否受到其他變數的影響？②隨著氣溫的升高和CO2的升高，未來降水和地下水補給之間的關係會發生怎樣的變化？回答這些問題有助於闡明植被動態和地下水補給之間的長期聯絡，並可為在氣候變化下的耶路撒冷地區以及更普遍地以季節性降水為特徵的其他半乾旱地區提供可靠水資源管理指導。研究顯示，氣溫和CO2等的變化主要發生在過去50年，但似乎沒有顯著改變降水和地下水補給之間的關係。30年平均降水量和30年平均地下水補給之間存在相對穩定的關係，儘管其他變數也出現了波動，這一關係在4500年的時間裡保持了穩定，這突顯了降水在控制地下水補給方面的主導作用。半乾旱區地下水補給對於水資源管理的重要性是不容置疑的。在這些地區，地下水補給來自於降水和蒸散之間的微妙平衡，這種平衡通常比地下水補給本身要大得多。全球變暖已經增加並將進一步增加大氣對陸地上的水的需求，而不斷上升的CO2已被假定對碳吸收和半乾旱生態系統的“綠化”有相當大的貢獻。這兩種因素都可能增加蒸散，降低地下水回灌量。近30年植被和氣溫的變化表明，歷史平均降水量和地下水關係具有顯著的穩定性，未來可能會隨著氣溫和CO2的增加而被打破。
轉載本文請註明來源及作者：中國科學院蘭州文獻情報中心《資源環境動態監測快報》2021年第18期，吳秀平 編譯。
