随着二氧化碳浓度上升、气候变暖，植物消耗的水量也将有所增加。这将导致溪流与河流的水位下降，比如上图南卡罗莱纳州的阿什波河。
摄影：VINCENT J. MUSI, NAT GEO IMAGE COLLECTION
撰文：STEPHEN LEAHY
发表于11月4日《自然地球科学》杂志的一项新研究指出，到本世纪末，植物将消耗更多的水，留给人类的水资源日益减少，北美洲、欧洲、中亚地区都会受到影响，即使雨雪变多也无济于事。
植物是水循环的主要调节者，肩负着让60%的水从陆地流向大气的重任。最近研究显示，气候变化正在以多种方式改变这一重要循环。
达特茅斯学院的气候地理学家、研究首席著者Justin Mankin说：“植物就像大气的吸管，决定了水如何从陆地流向大气。”
在未来几十年里，如果二氧化碳排放量没有大幅下降，那么全球平均气温将上升2.2到3.3度，到本世纪末大气中的二氧化碳浓度将增加近一倍。可以想象，伴随着这一切，地球这个大温室会越来越热、二氧化碳越来越多。假设没有营养不足等限制因素，我们将会看到植物大爆发。Mankin在采访中表示，这将导致留给人类的水大幅减少。
气候变化从三个方面影响着植物生长。首先，随着二氧化碳增加，植物进行光合作用所需的水分减少。一直以来，科学家认为这一过程会为土壤和溪流带来更多淡水。而第二种影响则带来了相反的作用：温暖的世界意味着生长季变长、变热，植物生长的时间也会变长，从而消耗更多的水，让土地干涸。
现在，研究人员发现了第三种影响：随着二氧化碳浓度上升，光合作用随之增强。在富含二氧化碳的温暖环境中，植物会长得更大，叶子更多。下雨时，这么多湿漉漉的叶子表面积增加，蒸发也会更多。Mankin告诉我们，计算机模型显示，叶片蒸发增加会对径流和土壤湿度造成很大影响。
Mankin的团队利用历史数据，制作了16种不同的气候模型，其中涉及很多变量，包括降水量、叶片蒸发量、土壤蒸发量、叶面积指数、土壤湿度等，精准再现过去的情况。他们还加入了未来的气候变量，如地表温度和二氧化碳浓度，从而了解全球水循环将受到怎样的影响。
在富含二氧化碳的炎热环境中，各地的植物将消耗更多的水，不过Mankin表示，北半球和热带地区的降雨量或许可以弥补植物生长消耗的水。
这项研究得出的结论是：二氧化碳增加、气温上升将共同导致植物的耗水量上涨。中纬度地区，包括北美洲、欧洲和中亚的河流与小溪的水量将因此减少。
关于水资源的坏消息
世界著名水资源专家Peter Gleick说，关于植物吸收二氧化碳增多能否给陆地带来更多的水，一直没有定论。Gleick也是太平洋研究中心的前任主席，这个机构致力于研究全球水问题。
Gleick没有参与此次研究，他表示，“通过更精确地模拟植物整体生长情况，包括叶冠”，这项研究得出了“强有力的反对意见，这也是一个‘坏消息’：二氧化碳增加和相应的气候变化将导致水资源可利用量减少，而非增加”。
这一结论“对于美国西部来说，绝对是个坏消息”。
之前的气候研究发现，如果二氧化碳排放量不变，那么到2100年，美国西南部和中部大平原将有80%的概率遭遇持续35年甚至更长时间的“严重旱灾”。适当减排可将概率降低至60%。Gleick表示，这个严重旱灾的模型没有考虑新研究的结果，即植被变化会让情况变得更糟糕。
现在大气中已经有很多二氧化碳，而且气温在变暖。Mankin说，卫星数据显示，过去40年里，植被已经有了很大的变化。虽然生长季在延长，但很难说最近地球绿化完全是气候变化的结果，因为过去的100年里，人类活动极大地改变了地貌。
越来越多的二氧化碳
在至少80万年时间里，大气中的二氧化碳浓度一直在百万分之180至290之间徘徊。在最近的1万年里，这个数字稳定在百万分之280附近，直到工业革命后，人类开始广泛使用煤炭。
目前的结果显示，截至今年9月，二氧化碳浓度为百万分之412，比工业化前高出47%。上一次高于百万分之400是在1600万年至2500万年前，那时的地球和气候迥异于今天。
二氧化碳的浓度正在以每年百万分之2的速度增加。鉴于煤炭、天然气、石油的持续使用，到2100年，浓度将达到百万分之560。Mankin说，模型显示，这会导致中纬度地区旱灾更频繁、持续时间更长、情况更严重，即使降雨量正常。
根据2016年的一项研究，水资源短缺已经成为一个重要问题，40亿人每年至少有一个月会经历严重缺水。未来水资源会减少绝对是非常糟糕的消息。即使是美国这样的富裕国家也无法避免这样的命运，从底特律到西南部，不少人正饱受缺水之苦。
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