令人惊讶的新闻：干旱地区并未像气候科学家所预测的那样变得更干燥

加利福尼亚北部的旱地生态系统显示土壤水分减少，但地表水可利用性几乎没有变化。

新哥伦比亚工程公司的研究（首先调查干旱地区土壤水分-大气反馈的长期影响）发现，土壤水分对干旱地区地表水的可利用性产生负面反馈，抵消了部分预期的下降。

科学家们认为，全球变暖将增加潮湿地区的地表水（由降水减去蒸散作用产生的淡水资源）的可利用性，并减少干旱地区的水可利用性。该期望主要基于大气热力学过程。随着气温的升高，更多的水从海洋和陆地蒸发到空气中。由于较干燥的空气，较热的空气可容纳更多的水蒸气，因此，较潮湿的大气将扩大现有的水供应格局，从而导致大气变干，变湿和变湿的大气对全球变暖的反应。

由Pierre Gentine，Maurice Ewing和J. Lamar Worzel地球与环境工程学教授领导，并隶属于地球研究所的哥伦比亚工程小组想知道，为什么结合气候模型预测并不能预测干旱地区的重大“干枯干燥”反应，即使研究人员使用高排放全球变暖情景，干旱指数仍低于0.65的热带和温带地区。沙洲是拉蒙特·多尔蒂地球观测站和地球研究所的博士后研究员，他研究了陆地与大气之间的相互作用和全球水循环，他认为土壤湿度－大气的反馈可能在未来干旱地区对水供应的预测中起重要作用。

今天由自然气候变化发表的这项新研究首次表明了长期土壤水分变化和相关的土壤水分-大气反馈在这些预测中的重要性。研究人员确定了对大气环流和水分输送的长期土壤水分调节，可大大缓解干旱地区未来水资源可供量的潜在下降，这超出了没有土壤水分反馈的预期。

“这些反馈比长期的地表水变化更重要。” Zhou说。“由于土壤水分的变化对水的可利用性产生负面影响，这种负面反馈还可以部分减少由变暖引起的极端高和极低水文气候事件（例如干旱和洪水）的幅度和频率的增加。如果没有负面反馈，我们可能会遇到更频繁，更极端的干旱和洪水。”

该团队将独特的，理想化的多模式陆-气耦合实验与他们为该研究开发的新颖统计方法结合在一起。然后，他们将算法应用到观测数据上，以研究土壤水分-大气反馈在旱地未来水利用量变化中的关键作用，并研究支持这些反馈导致未来水利用量变化的热力学和动力机制。

他们发现，响应全球变暖，海洋干旱地区的地表水可利用性（降水减去蒸发，P-E）急剧下降，而旱地上的P-E仅略有下降。周怀疑这种现象与陆地-大气过程有关。她解释说：“预计在干旱地区，随着气候变化，土壤湿度将大大下降。”“土壤水分的变化将进一步影响大气过程和水循环。”

预计全球变暖将减少水的供应，从而减少干旱地区的土壤湿度。但是这项新的研究发现，土壤水分的干燥实际上反过来又增加了水的可利用性-降低土壤水分会减少蒸散量和蒸发降温，并且相对于潮湿地区和海洋而言，会增加干旱地区的地表温度。陆地-海洋变暖的对比加剧了海洋与陆地之间的气压差，从而推动了更大的吹气和水蒸气从海洋到陆地的传输。

Gentine说：“我们的工作发现土壤湿度的预测和相关的大气反馈是高度可变的，并且与模型有关。”“这项研究强调了迫切需要改进未来的土壤水分预测，并在模型中准确表示土壤水分-大气的反馈，这对于提供可靠的旱地可用水预测以更好地进行水资源管理至关重要。”

参考：Sha Zhou，A。Park Williams，Benjamin R.Lintner，Alexis M.Berg，Yao Zhang，Trevor F.Keenan，Benjamin I.Cook，Stefan Hagemann，Sonia I的“土壤水分-大气反馈减轻了旱地水资源的减少” Seneviratne和Pierre Gentine，2021年1月4日，自然气候变化。
10.1038 / s41558-020-00945-z

作者是：沙洲1,2,3,4,5; A.公园威廉姆斯1;本杰明·林特纳（Benjamin R.Lintner）6;亚历克西斯·伯格7;张瑶4,5;特雷弗·基南4,5;本杰明·库克1,8;斯蒂芬·哈格曼（Stefan Hagemann）9;索尼娅（Sonia I.） Pierre Gentine 2,31哥伦比亚
大学Lamont-Doherty地球观测站，2哥伦比
亚大学地球研究所，3哥
伦比亚大学地球与环境工程系，4劳伦斯伯
克利国家实验室气候与生态科学系，5环境科学
，政策与管理系，UC6，环境科学系，罗格斯系
，新泽西州立大学7哈佛大学地球与行星科学系8 NASA
戈达德空间研究所9德国亥姆霍兹－曾特
鲁姆盖斯萨赫特海岸研究所，德
国10大气与气候科学研究所苏黎世联
邦理工学院

这项研究得到了NASA ROSES陆地水文学（NNH17ZDA00IN-THP）和NOAA MAPP NA17OAR4310127，Lamont-Doherty博士后奖学金以及地球研究所博士后奖学金的支持。