最近發表在《科學》雜誌上的一項重要評估顯示，世界上最大的湖泊中有一半以上正經歷著水的枯竭。可以預見的是，主要原因是氣候變化的影響和人類不可持續的用水方式。然而，該研究的主要作者、目前在弗吉尼亞大學擔任氣候研究員的CIRES訪問學者姚芳芳表示，情況並不全是厄運和悲哀。

從地球軌道上的雙子星-5號航天器向東北方向看，加利福尼亞南部的帝國谷和薩爾頓海被拍攝下來。資料來源：美國國家航空航天局。

這種監測湖泊蓄水趨勢及其根本原因的新方法的引入，使科學家能夠為水管理專業人員和當地社區提供寶貴的見解。這種新的知識可以指導他們有效地保護關鍵的水資源和保存重要的區域生態系統。

“這是在一系列衛星和模型的基礎上對全球湖泊蓄水變化的趨勢和驅動因素的第一次全面評估，”姚說。

地球上一些最大的水體的環境危機促使他進行這項研究，例如哈薩克斯坦和烏茲別克斯坦之間的鹹海的干涸。

因此，他和來自科羅拉多大學博爾德分校、堪薩斯州立大學、法國和沙特阿拉伯的同事們創造了一種技術來測量世界上近2000個最大的湖泊和水庫的水位變化，這些湖泊和水庫佔地球上湖水總儲量的95%。

該小組將來自一系列衛星的三十年的觀測結果與模型相結合，對全球湖泊儲存的趨勢進行量化和歸因。

在全球範圍內，淡水湖泊和水庫儲存了地球上87%的水，使它們成為人類和地球生態系統的寶貴資源。與河流不同，湖泊沒有得到很好的監測，但它們為人類的大部分提供了水，重要程度甚至超過了河流。

但是，儘管它們對於生態環境有極高的價值，但水位的長期趨勢和變化在很大程度上是未知的–直到現在。

“我們對里海、鹹海和薩爾頓海等標誌性湖泊有相當準確的信息，但如果你想在全球範圍內說些什麼，你需要對湖泊水位和水量進行可靠的估計，”CIRES研究員、中大博爾德分校的工程教授和共同作者Balaji Rajagopalan說。”通過這種新穎的方法……我們能夠以更廣泛的視角提供對全球湖泊水位變化的洞察力。”

在這篇新論文中，研究小組使用了1992-2020年間衛星拍攝的25萬張湖泊面積快照來調查地球上1972個最大湖泊的面積。他們從九個衛星高度計收集水位，並使用長期水位來減少任何不確定性。對於沒有長期水位記錄的湖泊，他們使用了衛星上較新的儀器進行的近期水位測量。將最近的水位測量與長期的面積測量相結合，使科學家能夠重建幾十年前的湖泊體積。

結果是驚人的： 全球53%的湖泊經歷了儲水量的下降。作者將這一損失與美國最大的水庫–米德湖17日的規模進行了比較。

為了解釋自然湖泊的趨勢，該團隊利用了最近在用水和氣候建模方面的進展。姚說，”氣候變化和人類用水主導了全球自然湖泊體積的淨下降和大約100個大湖泊的水損失。而且許多人類和氣候變化對湖泊水損失的影響以前是未知的，例如阿富汗的Good-e-Zareh湖和阿根廷的Mar Chiquita湖的干枯。”

世界上乾旱和潮濕地區的湖泊都在失去水量。濕潤的熱帶湖泊和北極湖泊的損失表明乾燥趨勢比以前理解的更為廣泛。

姚和他的同事還評估了水庫的存儲趨勢。他們發現，地球上近三分之二的大型水庫經歷了重大的水損失。

中大博爾德分校工程系副教授、CIRES研究員Ben Livneh說：”沉積作用主導了現有水庫的全球儲量下降”，他也是共同作者。在歷史悠久的水庫中–那些在1992年之前填充的水庫–沉積比干旱和暴雨年更重要。

雖然全球大多數湖泊在萎縮，但24%的湖泊的儲水量明顯增加。增長的湖泊往往是在青藏高原內部和北美北部大平原的人口不足地區，以及有新水庫的地區，如長江、湄公河和尼羅河流域。

作者估計世界上大約四分之一的人口，即20億人居住在乾涸的湖泊流域，表明迫切需要將人類消費、氣候變化和沈淀影響納入可持續的水資源管理。

而他們的研究為可能的解決方案提供了洞察力，Livneh說。”如果人類消費是湖泊蓄水下降的一個大因素，那麼我們可以適應並探索新的政策，以減少大規模的下降。”這種情況發生在該團隊研究的湖泊之一，亞美尼亞的塞萬湖。塞萬湖的儲水量反而增加了，在過去的20年裡，作者將其與自21世紀初以來對取水的保護法的實施聯繫起來。