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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

Ayesha Tandon.

Ayesha Tandon.

05.26.21
Ayesha Tandon.

Ayesha Tandon.

26.05.2021 |4:00 PM
温度 卫星数据揭示了变暖对全球水循环的影响

蒸散 - 根据新的研究,通过蒸发和蒸腾的组合将水从地面转移到空中 - 2003年至2019年间全球增加了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地表升温.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,水循环将获得能量必威体育在线注册和“加强”。

该研究通过使用卫星数据介绍了一种跟踪来自行星不同部分的水中的变化的新方法。这种方法允许作者“完成蒸散的水循环图片”,这是一个没有参与该研究的科学家讲述碳简介。必威手机官网“这款关闭了几十年来的科学家,”他补充道。

然而,另一位科学家告诉Carbon Brief,如果观察到的趋势继续下去,“相关的河流流量减少和野火风险增加将给世界各地的水资源管理者和应急规划人员带来挑战”。必威手机官网

卫星数据

降水后,蒸散蒸腾是个第二大组件全球水循环的重要组成部分。这是一个描述水从地球表面到大气的运动的术语-通过蒸发从土壤和水体和蒸腾从植被。

科学家有漫长的思想即,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。必威体育在线注册这将导致加速,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模型遥感现场观察.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。

拜伦博士-气候科学家和讲师联合国圣安德鲁斯的版本他告诉碳简报说,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必威手机官网估算”。

这篇论文的作者补充说,与其他一些方法有关的“广泛的不确定性”——例如,将局部观测扩大到全球水平。

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。必威手机官网然而,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”。

在本研究中,作者不试图直接测量蒸散量,而不是试图测量蒸发术,而是使用卫星来测量水循环的相关组分。此外,作者而不是使用传统的卫星图像,而不是使用重力恢复和气候实验(格蕾丝)和GRACE-Follow - On (GRACE-FO)卫星任务,以测量大量水位的变化。

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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。必威手机官网他解释说,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:

GRACE/FO在重力的作用下确实会移动。重力是由质量引起的。所以,引力场是一种不需要肉眼就能感觉到的东西。在这个例子中,质量是陆地和水。但是,陆地或多或少保持不变,而地表水发生变化——云层中没有多少质量。”

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告诉Carbo必威手机官网n Brief,用这种“水分平衡”方法取代直接测量是“一种估算全球蒸散趋势的创造性方法”。他补充说:

“这些数量的一系列独立测量组合以提供蒸发蒸发的全球趋势的稳健估计,并且至关重要的是其不确定性。”

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。黑线显示平均趋势,阴影显示置信范围,红地区表示高信心。

2003  -  15年度蒸馏蒸腾降析出和地下水量变化的时间
蒸散蒸腾(上),降水量(底部),放电(底部的第二)和接地储水(底部)的变化超过2003-19次。黑线显示平均趋势,阴影显示置信范围,红地区表示高信心。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- 气候科学家英国气象局没有参与研究的人 - 确认蒸散的增加是“与以前的研究相一致”。

同时,Madeleine博士Pascolini-CampbellNASA的喷射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。必威手机官网不过,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

作者注意到,随着气候温暖的,通过蒸散来重新进入大气的降雨量正在增加,而“表面径流”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。”

伯恩指出,更高的蒸散量也可能导致风险的增加野火通过干燥植被:

“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”减少相对湿度科学家观察到土地:

“研究发现,这种[蒸散量的增加]很大程度上是由温度驱动的,并与降水量的小幅增加和水储存的大幅减少有关。这表明,陆地表面的干燥也可能是陆地相对湿度下降的原因之一。”

同时,作者还指出,蒸散率较高的蒸发率可以对陆地表面具有冷却效果,因为蒸发水从中取出能量必威体育在线注册地球表面.该研究称,这“可能会产生一种负反馈机制”,部分抵消气候变化导致的变暖。

“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”。必威手机官网她补充说,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”。

费舍尔告诉碳简介,纸张是“必威手机官网优秀的”,卫星数据为全球水循环提供“令人敬畏的闭合”。他讲碳简短:必威手机官网

GRACE/GRACE- fo系统结合了河流排放的海洋测量数据和良好的降水测量数据,现在可以完成蒸发的水循环图像。几十年来,科学家们一直未能解决这个问题。[研究]解决了这个问题。可以肯定的是,他们现在可以看透不确定的迷雾,确认蒸发确实在增加,因为二氧化碳上升带来的困住的能量也在增加。”必威体育在线注册

亚历克西斯Berg博士是研究助理吗哈佛大学并没有参与该研究。他讲述了碳简短的是必威手机官网,这项研究是“原创的方法和努力”,但补充说,他还担心提交人对增加蒸散量增加土地温度的归因。

他告诉碳简报,在陆必威手机官网地上,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”:

“尽管全球平均蒸散量的变化将主要由潮湿地区主导,但我认为,就过程而言,全球情况比‘更暖,更多蒸散量’要复杂一些;的确,温度和蒸散以复杂的方式耦合在一起。”

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必威手机官网n 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“用本地尺度测量熔断这些大图片测量”。

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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