近日，中国科学院生态生态环境研究中心与美国奥本大学及德国波茨坦气候影响研究所的科研人员组成的国际团队在美国科学院院刊（PNAS）发表题为“高变暖情景下全球干旱化将加剧并威胁生物多样性” （Terrestrial biodiversity threatened by increasing global aridity velocity under high level warming）的研究论文，首次评估了全球历史时期和未来陆地干旱化的速率和方向及其对自然和人类生态系统的潜在影响。论文指出在社会经济发展一切照旧的情况下，干旱化速度的上升将会威胁到人类社会系统（农业和城市）和陆地生物多样性。
自工业革命以来，由于人为温室气体排放量的不断增加，地球气候系统已经发生了显著改变，突出表现是全球变暖和干旱化的加剧。目前研究广泛认为这些变化将极大改变生物的生境，从而导致生物为寻求适合栖息地而进行迁移。例如，一项长达百年的欧洲高山植物物种观测记录显示随着气候变暖，原本低海拔区域的植物正不断向高海拔区域扩散以抵消低海拔区域温度升高带来的不利影响。另外，海洋中许多鱼类的生活范围和洄游路线也随着海水温度的升高而不断转向两极低水温区域。但是，关于干旱化对物种迁移影响的研究仍然缺乏。
研究人员首先利用1979-2016的历史气候数据计算了历史时期全球干旱化速度的空间分布。结果发现农业和城市系统在历史时期经历了持续的干旱化，尤其是美国中西部、俄罗斯西部和亚马逊东南部。这些区域的干旱化对人类社会和陆地生物造成相当大的压力，比如2020年美国西部多个城市遭受干旱导致不得不限制城市供水。同时，研究人员利用遥感数据发现干旱化速度也显著影响了植被的生长甚至结构组成。
其次，研究人员计算了未来时期（2050-2099）不同排放情景下（减排、少量减排、一切照旧）全球干旱化速度的空间分布。在一切照旧的发展情景下，干旱化对陆地生物多样性造成的威胁最为严重，对水分条件非常敏感的两栖类受到威胁的又最为显著。全球平均干旱化速度可达每年0.75公里，在一些干旱化严重的区域可以超过每年8公里（图1）。这意味着全球所有受到影响的动植物可能需要在2050年至2099年平均迁移37.5公里，在干旱化严重区域则需要迁移超过400公里，这将极大改变目前生物群落和人类生活景观的空间格局。同时，研究人员发现，不同于变暖导致的物种向两极或高山方向迁移，干旱化的方向更多样，这将增加物种迁移遇到的障碍。
该研究得到国家重点研发计划项目和国家重点实验室研究项目支持。
相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2015552118
图1：历史时期（1979-2016）和未来时期（2050-2099）三个排放情景下全球干旱化速度（第一列和第二列）和温度速度（第三列）的空间分布。干旱化速度的计算同时考虑了潜在的植被对大气二氧化碳浓度升高的响应范围，其中第一列为完全不响应，第二列为按照理论水平响应。图片中红色像素表示干旱化速度，蓝色则表示湿化速度。高排放情景下，亚马逊雨林、非洲南部、澳大利亚、美国东南部以及欧洲大部将经历显著的快速干旱化进程。
城市与区域生态国家重点实验室
2021年8月31日