地下水对水和粮食安全至关重要，因为它起到了气候缓冲作用，维持着易受气候变化导致的可用水量变化影响的社区和生态系统。因此，随着这些变化的加速，地下水可能会变得更加重要。然而，人类正在影响它的可利用性，间接地通过由人为气候变化引起的降雨变化，直接地通过过度使用。据估计，70%的地下水用于灌溉，这种做法在过去40年里迅速增加，导致了对枯竭的严重担忧。卫星观测和模型已被用于研究地下水储量的变化，但这些方法有其固有的局限性。

基于此，美国加州大学Jasechko,Scott、Perrone,Debra和瑞士苏黎世联邦理工学院Seybold,Hansjorg合作，从1693个含水层系统中安装的约170,000口监测井中收集了一组令人印象深刻的全球地下水水位数据，作者将其定义为一个或多个含水层所覆盖的区域(图1)。这些数据集中在大约40个国家，这些国家一直在进行持续监测，但它们仍然覆盖了全球地下水提取量的75%。作者通过排除时间跨度少于8年的井，确保分析的数据捕获了真实的地下水位趋势。然后，他们使用各种统计方法来确定地下水位是下降、稳定还是上升，以及上升的速度(图2)。在542个含水层系统中，他们将21世纪的趋势与1980年至2000年的趋势进行了比较。在探究地下水快速下降中取得了一定进展，并提供了一些全球含水层恢复的案例。

研究表明，地下水位的快速下降(＞0.5 m year-1)在21世纪普遍存在，特别是在拥有大片农田的干旱地区。至关重要的是，在过去的四十年中，全球30%的区域含水层的地下水位下降速度加快。地下水位普遍加速加深，研究结果强调，迫切需要采取更有效的措施来解决地下水枯竭问题。研究结果还揭示了在政策变化、有管理的含水层补给和地表水改道后枯竭趋势发生逆转的具体情况，表明枯竭的含水层系统有恢复的潜力。

在30%的含水层系统中，地下水位在21世纪加速下降。干旱耕地的耗竭最为普遍和迅速。这组作者发现，地下水的威胁在印度和加利福尼亚显著减少，这些地方对地下水的威胁了解得很清楚，但他们也发现，在问题不太为人所知的地区，例如伊朗的西加兹温平原，地下水的减少速度在加快。加速下降的部分原因是补给减少——地表水向下流动以补充地下水储备的过程——以及降雨模式变化导致的采掘增加。

但也有一些好消息。Jasechko等的分析显示，20%的含水层系统的地下水位下降速度放缓，16%的含水层水位出现逆转，13%的含水层水位持续上升。这些地方加在一起，几乎占了所研究的含水层系统的一半。这是一个重要的发现，因为大多数研究都集中在地下水受到严重威胁的地区，如印度和加利福尼亚。

有一系列可能的原因导致大约50%的含水层出现积极变化。例如，在沙特阿拉伯的东Saq含水层，减缓地下水枯竭可能是旨在抑制水需求的政策的结果。在曼谷盆地，地下水水位上升被认为是对地下水使用监管加强的反应。在亚利桑那州图森，含水层补给项目改善了储量减少的系统的前景。伊朗的Abbas-e Shargi盆地的情况也有所改善，从该区域其他盆地调来的水补充了该盆地。所有这些案例都为如何在地下水下降似乎无法控制的地区扭转损失提供了宝贵的经验。

可以采用类似的干预措施，加上地表水和地下水综合管理，以减缓或扭转其他地方地下水水位下降的趋势。正如卫星数据所显示的那样，降水的增加也可以减缓下降或提高地下水位。然而，地下水位的典型增长速度(每年5厘米)比下降速度(每年20厘米)慢得多，这强调了地下水在气候变化中的不稳定性，即使在前景似乎更乐观的地区也是如此。

Jasechko等使用来自监测井的高分辨率数据来补充使用卫星数据进行的低分辨率全球分析，这两种方法产生了基本一致的结果(不包括一些明显的例外，如南印度)。利用井数据可以获得更高的空间分辨率，从而可以更细致地解释水文过程和管理干预措施。它还揭示了地下水水位上升和下降发生在附近的地区，例如印度北部和巴基斯坦。

尽管Jasechko和同事的分析包含了世界各地前所未有的监测井，但作者的数据集只覆盖了地球表面的一小部分，部分原因是地下水的使用由相对少数的国家控制。明显的差距包括中国中部、东南亚和拉丁美洲大部分地区以及几乎整个非洲。这些地区目前正经历着人口的快速增长，它们对地下水的依赖可能会增加，以满足人们的基本需求和国家更广泛的经济发展。此外，部分报道强调了我们对地下水的了解相对较差的地区，许多现有地下水数据的质量变化无常，以及迫切需要加强对这一重要资源的监测。

尽管作者考虑了地下水的减少，但他们没有评估这种减少是否不可持续。这是进一步研究的一个关键方向，因为尽管抽取地下水不可避免地会导致水位下降，但地下水水位最终可以达到平衡，而不会完全消失。未来调查的另一个主题是地下水的质量，它对水安全的威胁往往比其枯竭更大，考虑到世界上大约一半的人口依赖地下水饮用，这一点尤为重要。最后，地下水在全球水安全或稀缺性评估中经常被忽视，因此Jasechko及其同事的工作为今后将其纳入这些类型的研究提供了基础。

Jasechko等人的研究表明，世界上许多地区的地下水位正在加速下降。鉴于地下水作为气候缓冲和弹性水资源的重要性，这些发现提供了及时的警告，因为世界正在为1.5°C或更高的温度升高以及随之而来的干旱和降雨模式的变化做准备。然而，作者的分析也揭示了地下水下降正在减缓或已经逆转的地区，或者在20世纪末和21世纪初水位持续上升的地区。必须从这些地区吸取教训，以帮助阻止或扭转其他地区地下水加速下降的趋势，并为气候变化的未来影响做好准备。

原文链接 ↓

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06879-8