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森林和水蒸汽,巴西伊瓜苏国家公园
森林和水蒸汽,巴西伊瓜苏国家公园。 资料来源:Westend61 GmbH / Alamy Stock Photo。
温度
2021年5月26日16:00

卫星数据揭示了变暖对全球水循环的影响

阿伊莎经脉

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05.26.21
阿伊莎经脉

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下午1:00 26.05.2021 |
温度 卫星数据揭示了变暖对全球水循环的影响

根据最新研究,2003年至2019年,全球蒸散量(通过蒸发和蒸腾的结合将水从地面转移到空气中)增加了10%。

该研究发表于自然,发现这种变化主要是由世界经济驱动的陆地表面加热.这证实了一个长期存在的理论,即随着气候在未来继续变暖,水循环将获得能量金博宝188备用地址和“加强”。

该研究介绍了一种利用卫星数据跟踪地球不同地区水质量变化的新方法。一位没有参与这项研究的科学家告诉Carbon Brief,这种方法使作者能够“完成蒸散发的水循环图”。金宝搏bet188他补充说:“科学家们几十年来一直未能解决这个问题。”

然而,如果观察到的趋势持续下去,“河流流量的相关减少和野火风险的增加将对世界各地的水管理人员和应急规划者提出挑战”,另一个科学家讲述了碳简介。金宝搏bet188

卫星数据

沉淀后,土壤水分蒸发蒸腾损失总量第二大组成部分全球水循环。这是一个术语,描述了水从地球表面到大气的运动 - 通过从土壤和水体的蒸发和蒸发蒸腾作用从植被。

科学家有一直被认为即,随着全球变暖的推动温度,气候系统的能量增加将推动更高水平的蒸散量。金博宝188备用地址这将导致加速,更多的“强烈”的全球水循环。

为了测量蒸散量的变化,科学家通常使用的技术包括楷模遥感原位观察.然而,该研究指出,每种方法在对大地区或整个世界进行估计时都有其局限性。

迈克尔·伯恩博士-气候科学家和讲师联合国圣安德鲁斯大学他告诉碳简报说,现场测量“通常是稀疏的,受当地条件的强烈影响,本身不足以对蒸散量进行全球金宝搏bet188估算”。

本文的作者补充说,与其他一些方法相关的“广泛的不确定性” - 例如,在缩放到全球层面的局部观察中。

约书亚·费雪博士他是哈佛大学的一名研究科学家美国宇航局喷气推进实验室他告诉Carbon Brief说,蒸散量可以用卫星图像来测量。金宝搏bet188然而,费希尔指出,卫星需要一个清晰的视线来读取数据,而且云层经常“碍事”。

在这项研究中,作者没有试图直接测量蒸散量,而是使用卫星来测量水循环的相关成分。此外,作者没有使用传统的卫星图像,而是使用重力恢复和气候实验(格蕾丝)和恩典关注(GRACE-FO)卫星任务,以测量大量水的位置变化。

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美国宇航局重力恢复和气候实验(Grace Mission)双卫星,概念艺术。信用:美国宇航局PO.DAAC。

GRACE是“独特的”,因为卫星不需要直接看到地球表面来收集数据,Fisher告诉碳简报。金宝搏bet188他解释说,这些卫星利用了引力的作用,并补充说,这避开了云层的问题,因为它们没有太多质量:

“当它被重力拉动时,恩典/ Fo字面上并物理上移动。重力是由质量引起的。因此,引力领域是人们可以感受到的,而无需身体地看到它。在这种情况下,质量是陆地和水。但是,陆地或多或少地保持不变,而表面水域变化 - 云中没有太大的质量。“

为了衡量蒸发,作者认为所有降雨量分为蒸发,河流放电和陆基储水。通过单独测量水循环的三种其他组分,因此作者可以计算蒸发。

Byrne讲述碳简介用这金宝搏bet188种“水预算”方法取代直接测量是“估计全球蒸散趋势的创造性方法”。他补充说:

“对这些量的一系列独立测量结果结合起来,为全球蒸散趋势提供了一个可靠的估计,关键是,它的不确定性。”

变暖的土地

该研究使用这种方法产生了一个“集合”,即收集了2003-19年全球陆地蒸散的20个估计数。

下面的图片显示了2003-19年间蒸散发(上)、降水量(上至下二)、流量(下至下二)和地下水储量(下至下)的变化。黑线表示平均趋势,阴影表示置信范围,其中红色区域表示高置信范围。

2003-19年蒸散发、降水流量和地下水储量变化的时间序列
2003-19年蒸散发(上)、降水(上至下第二)、流量(下至下第二)和地下水储量(下)变化时间序列。黑线表示平均趋势,阴影表示置信范围,其中红色区域表示高置信范围。资料来源:Pascolini-Campbell等(2021).

作者们发现,在2003-19年间,蒸散量每年增加2.3毫米,这是“统计上显著的”,相当于比长期平均水平增加了约10%。根据这项研究,这些发现“与气候变暖导致全球蒸散量增加的假设是一致的。”

相比之下,与长期平均水平相比,同期降雨量增加了3%,流量减少了6%。

凯特威雷特博士-一个气候科学家英国遇见了办公室他证实,蒸散量的增加“与以前的研究大体一致”。

与此同时,玛德琳Pascolini-Campbell博士NASA喷气推进实验室该研究的主要作者告诉碳简报,这种趋势证实了其他模型和数据的建议。金宝搏bet188不过,她补充称,这一变化“超出了我们目前估计的预期”。

作者还确定了他们所确定的变化背后的驱动因素。他们发现超过一半的增长是由全球地表温度驱动的,更高的温度驱动蒸散量的增加。与此同时,17%的变化是由于自然气候现象厄尔尼诺南振荡

作者指出,随着气候变暖,通过蒸发蒸腾重新进入大气的降雨量正在增加,而“地表径流”是减少。径流是流经土地并流入小溪和河流,而不是浸透土壤的降雨量。

帕斯科利尼-坎贝尔解释说,径流的减少可能会对水资源的可用性产生影响:

“蒸散量的增加影响了农业可利用地表水的量和水的供应。在未来,增加的蒸散量也可能意味着一些地区土地水分流失的增加,从而导致干旱,而其他地区由于大气环流受到影响,将经历更强烈的降雨。”

BYRNE指出,较高的蒸散也可能导致增加的风险野火通过干燥植被:

“如果这些蒸发蒸腾的趋势继续符合预期,相关的河流流量的减少和野火风险的增加将给世界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,这项研究中发现的趋势也解释了背后的“部分故事”相对湿度下降科学家在陆地上观察到的

“该研究发现,这[蒸发蒸腾的增加]在很大程度上是温度驱动的,并与沉淀的小幅增加和储水量较大。这表明在土地表面的干燥中也可能成为陆地上相对湿度的故事的一部分。“

与此同时,作者还指出,更高的蒸发蒸腾率可以对陆地表面产生冷却效应,因为蒸发的水带走了地球表面的能量金博宝188备用地址地球表面.根据该研究,这将“可以创造一个负面反馈机制”,这部分抵消了气候变化的变暖。

'完成水循环图片'

Pascolini-Campbell告诉Carbon Brief,蒸散是水循环的一个“关键”组成部分,但是在历史上“很难在大尺度上测量”。金宝搏bet188她补充说,这项研究引入了“一系列新的证据,表明随着气温升高,水循环正变得更加剧烈”。

费雪告诉碳简报说,这篇论文金宝搏bet188是“极好的”,卫星数据提供了“全球水循环的惊人结论”。他告诉碳简报:金宝搏bet188

“通过结合河流排放的海洋测量以及良好的降水测量,Grace / Grace-Fo现在可以完成水循环图片以蒸发。这封闭已经完成了科学家几十年。[研究有]解决了它。并肯定,他们现在可以通过雾的不确定性来证实,蒸发确实随着来自CO2的增加而增加的陷阱能量而越来越多。“金博宝188备用地址

亚历克西斯Berg博士是研究助理吗哈佛大学并没有参与这项研究。他告诉《碳简报》,金宝搏bet188这项研究是“一种新颖的方法,是一项巨大的努力”,但他补充说,他也担心作者们将蒸散量增加归因于陆地温度升高。

他告诉碳简报,在陆金宝搏bet188地上,更高的温度可以在潮湿地区驱动更大的蒸发蒸腾。然而,他补充说,在干旱、“水资源有限”的地区,这种关系“走向相反的方向”:

“尽管蒸散的全球意味着蒸散的变化将被湿地区占主导地位,但我认为在流程方面,全球图片比”更加变暖更加变暖,更加蒸发“更复杂。实际上,温度和蒸发蒸腾以复杂的方式加上。“

伯格补充说,作者没有提到“全球绿化这一趋势“可能导致不受变暖影响的蒸散量增加”。

与此同时,研究的作者注意到,该研究表明了蒸散的“批量估计” - 并且不能用于确定气候变化的特定热点。

Byrne告诉Carbo金宝搏bet188n Brief,对于全球范围的测量来说,“这种‘自上而下’的估算蒸散量是很有见地的。然而,他补充说,它“有可能进一步发展,以测量区域尺度上的蒸散趋势”。

Fisher同意下一步是“将这些大图测量与局部尺度测量相融合”。

Pascolini-Campbell, M.等人(2021)从2003年到2019年全球陆地蒸散量增加10%,《自然》,doi: 10.1038 / s41586 - 021 - 03503 - 5

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