全球树木恢复及其对区域水资源可用性的影响

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。大规模的树木恢复对于应对气候变化、增强生物多样性和保护生态系统服务至关重要。本文着眼于最近发表在Nature Geoscience上的一项研究，该研究详细介绍了全球树木恢复导致的区域水资源变化。

预计在当前气候条件下，地球表面可能存在额外的 9 亿公顷树木覆盖，而不会侵入农业或大都市地区。在过去十年中，已经启动了几个提高树木覆盖率的全球和区域项目，这将在未来几十年影响全球土地利用方面发挥重要作用。

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供应的影响仍然未知。因此，生态系统恢复对下游和下风向供水的潜在影响经常被低估。

辐射平衡、入渗和土壤蓄水、蒸发、径流和降水都受到树木覆盖增加的影响。历史上主要利用成对集水技术研究森林覆盖对河流流量的局部影响。

研究人员在理想化研究中计算了大规模森林恢复如何影响水和溪流的可用性。

他们评估了最近估计的全球树木恢复潜力(图 1a)对蒸发、降水和水流通量的影响。

此外，他们还在当前气候和森林覆盖条件下测试了多模式径流对大流域径流的影响(图 1b)。

由于干旱环境只有在地下水充分收敛的情况下才能支持树木生长，因此许多湿度指数较差的流域(限水流域)的树木恢复能力较低。

这些沙漠河流流域的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，世界上大部分主要河流流域的流量将下降。

这项研究表明，大规模的树木恢复将改变区域的水资源供应。由于蒸发回收的水供应不足以弥补蒸发损失，森林恢复的热点地区可能会出现可用水量的显着下降(图 3a)。

然而，由于蒸发的水横向流入该地区，树木恢复潜力最小的地方可能会看到可用水量的增加。这表明需要适当地制定森林恢复项目的战略。

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已经面临水资源限制的地区的年度可用水资源(图 3b)。

树木已被证明可以改善土壤孔隙度和有机碳水平。因此，树木恢复，特别是在无树木地区，提高了渗透和土壤蓄水能力，同时减少了地表径流。树木再生后土壤可能会储存更多的水，这将在旱季部分得到调节。

结果与讨论

报告的结论是基于尖端的数据和方法，尽管各种反馈和过程被排除在计算之外。该方法未考虑增强的树木覆盖对大气环流和陆地-大气相互作用的可能影响。

局部树木恢复可以改善收敛、云量和降水，以及改变大气水分行进的方向和距离。

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，目前的计算并未考虑这些因素。到 2050 年，更高的温度可能会使全球树木恢复能力降低 25%。

方法

研究人员评估了现实的大规模树木恢复方案将如何影响蒸发 (E)、降水 (P) 和水流通量 (Q)。该过程有四个步骤： 在恢复之前，研究人员使用 Budyko 模型来确定E和Q。他们使用 Budyko 模型在没有蒸发回收的情况下估计了恢复后的E和Q。然后，他们使用 UTrack 数据集评估恢复后的P，并在步骤 1 和 2 中估计E的上升。为了使用蒸发回收计算恢复后的E和Q，他们使用 Budyko 模型。

结论

本研究计算了世界范围内大规模森林再生对水通量的影响，特别是蒸发循环。研究结果表明，树木恢复会影响当地和大陆范围内的水和溪流的可用性，并且提高或降低水资源可用性的趋势在世界范围内是复杂的。

树木恢复后降水增加可能会增加当地的水资源供应;尽管如此，研究人员发现各大洲的水资源供应净损失。其他关于土地覆盖变化对水流影响的数据驱动或基于模型的调查也得出了类似的结论。

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