地下水开采对地表温度的影响：基于物理框架的理论探索与美国本土地理空间分析

《Scientific Reports》：Anthropogenic groundwater declines may exert far-reaching climatic impacts

　　

摘要

以往关于气候变化的研究主要关注温室气体排放、土地利用变化和海洋环流等因素。从水文地质学的角度来看，已有其他研究考察了气候变化对地下水的影响。然而，反方向的影响，即地下水开采对气候的影响，仍未得到探索。我们假设，当浅层地下水位下降时，蒸发散热会减少，从而导致地表温度升高。我们建立了一个新颖的基于物理的框架，从理论上探索了这一效应，并量化了地下水位下降与由此引起的地表温度升高之间的关系。我们进一步进行了地理空间分析，以绘制并量化美国本土地区浅层地下水位下降的规模和范围。结果显示，如果地下水位从地表下降到约 1 米深处，根据孔隙率的不同，可能会产生超过十度的强烈增温效应。地理空间分析表明，在那些以十年为时间尺度发生此类下降的地区与气温上升之间存在空间相关性。特别是，加利福尼亚州和佛罗里达州被认为是受该效应影响具有额外脆弱性的地区。这些结果可能对未来的气候变化研究和全球范围内的地下水管理产生深远影响。