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全球淡水分佈受農業、氣候變化影響 整體濕者越濕乾者越乾

2018/5/17 — 17:51

網絡圖片

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美國太空總署 (NASA) 與德國航空太空中心 (DLR) 合作於 2002 年發射重力回復及氣候實驗衛星 (GRACE) 。計劃包括了兩個相距約 220 公里的衛星,對地球重力場進行探測,從其變化了解地球水資源、地質及氣候變化。最新刊於《自然》的研究則分析 GRACE 獲得的數據,發現全球 34 個地區淡水分佈模式在過去 14 年一直在改變,濕潤地區變得越濕,乾的則變得越乾。團隊指,造成這種趨勢的因素並不單是人為氣候變化,人類管理水資源策略與自然周期變化亦扮演重要角色。

該研究由 NASA 戈達德太空研究所水文科學實驗室主管 Matt Rodell 領導,他指這是人類首次透過衛星監測,了解淡水水源的變化。計劃的最主要目的是區分由例如厄爾尼諾和拉尼娜等自然變化,與人類活動、人類造成的氣候變化兩者,對全球淡水儲存量趨勢的影響。

淡水存在於湖泊、河流、土壤、地底、冰雪和冰川冰層中。其流失有多種原因,例如由氣候變化造成的兩極冰蓋融化使到海平面上升;在陸地上,淡水則是生物飲用水和人類灌溉農作物的重要資源。研究發現,部份地區的淡水資源變化相對穩定,但大部份地區的淡水資現都出現明顯減少或增加,形成新的分佈模式。研究團隊亦有使用如陸地衛星計劃 (Landsat) 的圖像、各國降雨、採礦、建造水庫等數據,令研究結果更為完善。

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有份參與研究的 NASA 噴射推進實驗室研究員 James Famiglietti 表示,從數據顯示特別是高緯度和熱帶地區 ,濕潤地區變得更加濕,乾旱地區則變得更乾,而部份乾旱地區更是由於地下水枯竭所致。這個趨勢此前已於 IPCC(聯合國跨政府氣候變化委員會)的報告預測過,並指是與人類活動有關,但 Famiglietti 亦指出有部份地區淡水流失並未明確地顯示是與人為氣候變化有關,學者將需更長時間的監測數據才可下定論。

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團隊發現,全球地下水資源減少最大的原因來自農業發展,情況亦可能會受自然週期影響而變得復雜。例如美國加州大部份淡水資源都是靠降雨以及內華達山脈融雪而來,在 2007-2015 年當地嚴重旱災造成淡水資源減少,加上地農民增加抽取地下水,令該州份單是西南部在 GRACE 監測期間每年減少約 40 億噸淡水——數量可填滿 40 萬個奧運標準泳池。

中東沙特阿拉伯亦同樣受農業發展影響,在 2002-2016 年間每年減少 61 億噸地下水。而透過陸地衛星計劃的數據,團隊指該國的情況源於 1987 年農業擴張增加灌溉水需求引起。

另一方面,團隊又發現部份地區的乾濕自然循環在 GRACE 監測期間被中斷,但屬於較長期的自然變化。例如贊比亞西北部的贊比西盆地和博茨瓦納北部的奧卡萬戈三角洲,是當地野生動植物重要水源,這一地區於 2002-2016 年地下水儲存量平均每年增加 29 億噸,但此前至少有二十年的乾旱期。

部份地區則受人類與自然壓力,出現複雜水資源分佈變化。團隊發現新疆在過去十數年出現未曾記錄過的水資源減少,每年流失至少 55 億噸淡水。不過,主因並非降雨減少、開採煤礦時的地下水抽取又或是冰川增加融化,而是當地增加農業灌溉與沙漠化加快水份蒸發所致。

GRACE 已於 2017 年 10 月完成使命,未來 NASA 會再度與德國方面合作發射 GRACE Follow-On ,延續原計劃的檢測任務。

來源:
Phys.org, Satellite study finds major shifts in global freshwater, 16 May 2018

報告:
Rodell, M., Famiglietti, J.S., Wiese, D.N. & et al. (2018). Emerging trends in global freshwater availability. Nature (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0123-1

文/Alan Chiu 、審核/

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