中国科学院精准量化全球水循环分量，重绘传统水循环示意图

东苑

中国科学院地理科学与资源研究所张永强研究员联合国内外多个科研团队共同完成了一项关于全球水循环量化的重要研究，旨在更精确地量化全球水循环各组成部分，并对未来变化趋势作出更为可靠的预测。相关成果已于 1 月 9 日发表在《自然 · 地球科学》上。



▲ 基于涌现约束方法的全球水循环分解示意图
水循环是地球表层系统的核心过程，但长期以来，受限于模型偏差与观测数据不足，全球范围内的河川流量与蒸散发（陆地水分蒸发与植物蒸腾的总和）等关键分量的精确划分面临挑战，这导致对未来水资源变化的预测存在较大不确定性。

为破解这一难题，研究团队创新性地将全球 50 条大型河流在 1980 年至 2014 年间的实测径流数据，与多种地球系统模型进行融合，并采用“涌现约束”方法对模型进行校正，从而系统性地重构了全球水循环的分配格局。



▲ 全球径流估算及其涌现约束
研究得出的量化结果显示，在 1980–2014 年间，全球陆地河川流量平均为每年（3.91±0.54）万立方千米，相应的径流系数（径流量与降水量的比值）为 0.35±0.03，这一数值显著低于以往多数研究的估计，表明此前许多模型可能系统性高估了全球河川流量。同期，陆地蒸散发量为每年（7.34±0.62）万立方千米。

研究进一步对河川流量进行了细分，发现其中约 66% 来源于地下水的贡献（地下基流）。在蒸散发总量中，由农作物引起的蒸腾占比约为 12.3%，这一数据量化了农业活动对全球水循环的具体影响。

基于这些最新发现，研究团队绘制了新的全球水循环示意图，它不仅包含了降水、蒸发、径流等传统组分，还明确了地下水流动、人类用水、植被蒸腾等关键过程的具体比例，从而对长期使用的教科书示意图进行了重要的更新与补充。



▲ 气候变化下全球水循环分量的变化
此外，研究团队利用经观测数据校正后的模型，对未来气候变化情景下的水循环变化进行了预测。分析表明，全球平均气温每升高 1°C，河川流量的增加幅度预计为每年 7.8±5.5 毫米，这一数值比未经校正的模型平均预测值低了约 9.3%，同时其不确定性降低了约 66%。这提示当前的气候模型可能高估了未来河川流量的增长幅度，特别是在考虑了灌溉、水库调节等人为活动的影响后，实际可用水资源的增长可能比模型普遍预测的更为有限。

ailixiaoran

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wing6

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