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史丹佛大學的一項研究發現,地球表面淡水儲存的起伏大部分是由人類造成的

一項新研究首次對湖泊和水庫水位的波動進行了全球統計。研究發現,這種變化的57%發生在大壩蓄水池和其他由人管理的水域中,突顯了人類在地球水循環中所起的主導作用。

作者:JOSIE GARTHWAITE

2018年10月至2020年7月各水文流域與水庫相關的季節性地表水儲量變化比例。較深的顏色表示人類管理的水庫對地表水儲存的影響較大,較淺的顏色表示影響較小。美國大陸、中東、非洲西部和南部、南美洲東部和印度次大陸的水庫顯示出特別高的影響力。(圖片來源:Cooley et al。2021,Nature)


世界上的池塘、湖泊和人類管理的水庫的水位每季漲跌不一。但到目前為止,很難確切地分析出這種變化中有多少是由人類引起的,而不是自然週期造成的。

3月3日發表在《Nature》期刊上的新衛星數據的分析顯示,地球地表水儲存的季節性變化中,有57%發生在築壩的水庫和其他由人類所管理的水體。

史丹佛大學地球、能源與環境科學學院(Stanford Earth)的博士後研究員莎拉·庫利(Sarah Cooley)說:「人類對地球的水循環具有主導作用。」。

科學家們使用了美國宇航局ICESat-2衛星22個月的數據,該衛星於2018年10月發射升空,收集了全球227,386個水體的高精度量測數據,其中包括一些小於足球場的水體。在冠狀病毒的限制下取消了她在格陵蘭島的野外計畫後,Cooley說:「我需要找到一個可以遠程工作的項目,以前的衛星都無法接近這一點。」並在筆記型電腦上進行了大部分的分析。

Cooley和同事們發現,地球湖泊和池塘的水位在雨季和旱季之間變化約8.6英寸。同時,人類管理的水庫的波動量幾乎是這個數值的四倍,每個季節平均漲落2.8英尺。

尤其美國西部、南部非洲和中東地區的儲層變化最大,平均為6.5英尺至12.4英尺。它們對人類的影響最大,受管理的水庫佔地表水季節性變化的99%或更多。 Cooley說:「這表明在那些缺水的地方,認真進行水管理非常重要。在其他一些盆地,人類影響的變異性不到10%。而有時這些流域彼此相鄰,因為即使在同一地區,經濟和環境因素的結合也意味著人類在如何管理地表水儲量方面會做出不同的選擇。」。

水位一年四季都會自然升降,但在築壩的水庫中,這種季節性變化被放大了,在雨季,更多的水被儲存起來,在乾旱時被轉移。Cooley說:「這對環境有害的管道有很多種,從對魚類種群的危害到潜在的甲烷排放新增,甲烷是一種潜在的溫室氣體。然而,調節水庫水位的含義並不是黑白分明的。這種變化很大程度上與水力發電或灌溉有關,它還可以防止洪水。在人口稠密的地區,人類的影響通常更大。然而,魁北克北部和西伯利亞東部等人口稀少、擁有大型水電站大壩的地區是明顯的例外地區。」。

隨著經濟發展、人口增長和氣候變化繼續使世界各地的水資源緊張,以及越來越多的衛星開始跟踪人類對地球水循環的改變,這項新工作為未來的研究提供了重要的基礎。Cooley說:「我們觀察水循環的能力正在經歷一場革命,雖然現時的研究提供了一個22個月的時間快照,但很快就有可能使用相同的方法來理解逐年變化,並預測長期趨勢。這是第一次全球量化,但不會是最後一次。」。

2015年9月,奧羅維爾湖(Lake Oroville)的蓄水量下降到不到總庫容的三分之一。奧羅維爾湖是由奧羅維爾大壩(Oroville Dam)為北加州羽毛河(Feather River)蓄水而形成的水庫。(圖片來源:加州水利部)


參考資料:史丹佛大學網站(2021年3月3日),Humans drive most of the ups and downs in freshwater storage at Earth’s surface, Stanford study finds


引用來源:史丹佛大學網站