全球树木恢复及其对区域水资源的影响gydF4y2Ba

联合国于2021年6月报告了环境恢复十年，以防止、减缓和扭转全球生态系统退化。大规模树木恢复是应对气候变化、增强生物多样性和保护生态系统服务的关键。这篇文章回顾了最近发表在gydF4y2Ba自然地球科学gydF4y2Ba，该报告详细描述了全球树木恢复造成的区域水资源可用性变化。gydF4y2Ba

图片来源:GoncharukMaks / Shutterstock.comgydF4y2Ba

据预测，在目前的气候条件下，地球表面可能会有另外9亿公顷的树木覆盖，而不会影响农业或大都市地区。在过去十年中，开展了几个提高树木覆盖的全球和区域项目，这将在未来几十年影响全球土地利用方面发挥至关重要的作用。gydF4y2Ba

尽管这些持续的努力和断言生态系统恢复有利于所有可持续发展目标，但植树对水循环和水的可用性的影响仍然未知。因此，生态系统恢复对下游和顺风供水的潜在影响往往被低估。gydF4y2Ba

辐射平衡、入渗和土壤蓄水、蒸发量、径流和降水均受树木覆盖度增加的影响。历史上，主要利用配对集水区技术来研究森林覆盖对径流的局部影响。gydF4y2Ba

在理想化的研究中，研究人员计算了大规模森林恢复如何影响水和流量的可用性。gydF4y2Ba

它们评估了最近对全球树木恢复潜力的估计(图1a)对蒸发、降水和径流通量的影响。gydF4y2Ba

此外，他们还测试了在当前气候和森林覆盖条件下大流域径流的多模型流量(图1b)。gydF4y2Ba

图1。森林恢复对水通量和水可利用性的影响。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，树恢复潜力:每个像素适合树恢复的面积百分比。gydF4y2BabgydF4y2Ba，模型集合平均与观测流量(Q)测量的19个验证的河流流域。Q Budyko的误差条表示6种Budyko模型的标准差。Q验证的误差条表明有20%的误差。河流流域是亚马逊(AM)，雅鲁藏布江(BR)，科罗拉多(COL)，刚果(CON)，多瑙河(DA)，恒河(GA)，拉普拉塔(La)，麦肯兹(MA)，湄公河(ME)，密西西比(MI)，默里达令(MU)，尼日尔(NIG)，尼罗河(NIL)，奥里诺科河(OR)，莱茵河(RH)，伏尔加(VO)，长江(YA)，叶尼塞(YE)和赞比西河(ZA)。gydF4y2Ba氟gydF4y2Ba，树木恢复后水通量的绝对年变化:蒸发变化(gydF4y2BacgydF4y2Ba)、降水(gydF4y2BadgydF4y2Ba)、没有蒸发循环的水的可用性(gydF4y2BaegydF4y2Ba)和蒸发循环用水(gydF4y2BafgydF4y2Ba)．注意e是c的倒数:如果没有蒸发循环的反馈，局部蒸发的增加等于局部可用水量的减少。gydF4y2BaggydF4y2Ba，直方图显示了没有蒸发量再循环和有蒸发量再循环时全球水量变化的分布图;89%(无回收)和91%(有回收)的数据在-20 mm yr的显示范围内gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba至+10毫米/年gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba．所有地图显示0.1°平均值，除了c，显示0.5°平均值。图片来源:Hoek van Dijke等人，2022年gydF4y2Ba

研究人员结合21个重要流域的流域尺度树木恢复的直接和间接效应，评估了流域尺度树木恢复的影响。蒸发量的增加减少了所有河流流域的流量(高达9%)，尽管当增加的降水抵消了增加的蒸发量时，流量损失可能接近于零(图2)。gydF4y2Ba

图2。全球树木恢复对流域水文通量的影响gydF4y2Baa、bgydF4y2Ba，平均湿润指数(降水量与潜在蒸发量之比;A)和树木恢复潜力(gydF4y2BabgydF4y2Ba)。gydF4y2BacgydF4y2Ba，随着蒸发循环的流量变化(ΔQ)。圆点表示河流流域平均流量变化，条形图表示一个标准差(六个Budyko模型的变化)。gydF4y2BadgydF4y2Ba，蒸发量(绿色为ΔE)和降水(蓝色为ΔP)的变化。绿条表示没有蒸发再循环时的蒸发量增加，绿线表示蒸发再循环时的蒸发量增加(考虑降水增加时的蒸发量增加)。河流流域的流量减少程度由低到高进行了排序。流域边界参考文献31。图片来源:Hoek van Dijke等人，2022年gydF4y2Ba

由于干旱环境只有在地下水汇聚充足的情况下才能支持树木生长，许多湿润指数较差的流域(限水流域)的树木恢复能力较低。gydF4y2Ba

在这些沙漠河流流域，蒸发和降水变化很小。考虑到蒸发循环的间接效益，森林恢复后，世界上大多数主要河流流域的流量都会下降。gydF4y2Ba

该研究表明，大规模的树木恢复将改变区域的水资源可用性。由于蒸发再循环的水供应不足以弥补蒸发损失，森林恢复的热点地区的水可用性可能会显著下降(图3a)。gydF4y2Ba

然而，由于蒸发水分的横向流动进入该地区，树木恢复潜力最小的地区可能会见证水资源可用性的增加。这表明需要适当制定森林恢复项目的战略。gydF4y2Ba

图3。恢复面积百分比的影响和水资源短缺的影响。gydF4y2Ba（gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)在“树木恢复热点地区”，水的可用性可能会减少。框的下、中、上边界分别显示25、50和75gydF4y2Ba^thgydF4y2Ba数据的百分比(四分位间范围)。这些线最大扩展到四分位间范围的1.5倍。（gydF4y2BabgydF4y2Ba)在目前面临水资源短缺的几个地区，水的可用性将减少:颜色表示在研究的树木恢复情景下，当地的水的可用性是减少(橙色)还是增加(蓝色)。交叉孵化的地区目前每年至少有3个月面临淡水短缺，而大胆孵化的地区每年至少有9个月面临淡水短缺。请注意，我们在每年的时间尺度上量化了水资源可用性的变化。变化的迹象可能随季节而变化，例如，水的可用性可能每年都在减少，但在旱季保持不变，甚至增加。gydF4y2Ba图片来源:Hoek van Dijke等人，2022年gydF4y2Ba

另一个重要的结论是，这种树木恢复方案可能会进一步减少某些地区的年度水资源供应，这些地区已经面临水资源限制(图3b)。gydF4y2Ba

树木已被证明可以提高土壤孔隙度和有机碳水平。因此，树木恢复，特别是在没有树木的地区，提高了入渗和土壤蓄水能力，同时减少了地面流量。在树木再生后，土壤可能会储存更多的水分，这将在旱季部分调节。gydF4y2Ba

结果与讨论gydF4y2Ba

报告的结论是基于最前沿的数据和方法，尽管各种反馈和过程被排除在计算之外。该方法没有考虑树木覆盖增加对大气环流和陆-气相互作用的可能影响。gydF4y2Ba

局部树木恢复可以改善辐合、云量和降水，并改变大气湿度传播的方向和距离。gydF4y2Ba

此外，本研究还提出了当前气候条件下树木恢复的影响。然而，全球变暖和森林再生将改变温度和降水模式，这在目前的计算中没有考虑在内。到2050年，气温升高可能会使全球树木恢复能力下降25%。gydF4y2Ba

方法gydF4y2Ba

研究人员评估了一个现实的大规模树木恢复场景将如何影响蒸发(E)、降水(P)和径流通量(Q)。在这个过程中有四个步骤:在恢复之前，研究人员使用Budyko模型来确定gydF4y2BaEgydF4y2Ba而且gydF4y2Ba问gydF4y2Ba．他们估计gydF4y2BaEgydF4y2Ba而且gydF4y2Ba问gydF4y2Ba恢复后，无需蒸发回收使用Budyko模型。然后,他们评估gydF4y2BaPgydF4y2Ba在使用UTrack数据集恢复后gydF4y2BaEgydF4y2Ba在步骤1和2中估计。来计算gydF4y2BaEgydF4y2Ba而且gydF4y2Ba问gydF4y2Ba在使用蒸发循环修复后，他们使用Budyko模型。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

本研究计算了全球范围内大规模森林更新对水通量特别是蒸发循环的影响。研究结果表明，树木恢复会在局部和大陆尺度上影响水的可用性和流量，而在世界范围内，水的可用性上升或下降的趋势是复杂的。gydF4y2Ba

树木恢复后降水增加可能会提高当地的水资源可用性;尽管如此，研究人员发现，全球各大洲的水资源供应都出现了净损失。其他由数据驱动或基于模型的关于土地覆盖变化对水流影响的调查也得出了类似的结论。gydF4y2Ba

研究人员强调了在未来的树木恢复计划中考虑水文影响的重要性。为了保护本地和远程的供水，或改善缺水地区的供水，需要采取智能树木恢复措施。gydF4y2Ba

期刊引用:gydF4y2Ba

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