物理学家揭示新的水文学模型

莱特州立大学物理学教授艾伦·亨特博士在《AGU Advances》杂志上发表了一篇新的合着论文“基于渗滤理论和生态最优性预测水流弹性” 。

亨特的论文展示了一种新模型，用于确定全球河流(包括世界主要河流流域)对气候变化基本产物(包括温度变化、太阳辐照度、湿度、风和降水) 的响应。

基于亨特作为主要作者的 2021 年论文《根据尺度关系预测水循环特征》，该模型已被证明比最广泛使用的模型更准确。

全球变暖对淡水资源的影响是全球水资源不安全状况日益严重的一个因素。联合国估计，目前有超过 10 亿人无法获得足够的饮用水或无法获得饮用水，到 2050 年，这一数字将增至 2 至 30 亿。它还延伸到工业和农业用途。

亨特表示，这种新模型的准确性将对整个水文学领域产生影响，并将有助于指导全球气候变化政策。众所周知，随着气温升高，大气中含有更多的水，但仅仅含有更多的水并不意味着特定区域会下更多的雨。

“由于气候变化，本世纪的水资源问题变得至关重要，”亨特说。“各地的降雨量要么太多，要么太少。例如，萨克拉门托最近一天降雨量达到六英寸，这是他们一年降雨量的一半。他们之前 200 天或 100 天没有得到任何东西。然后。”

他说，虽然存在高度可变的因素，但平均而言，目前干燥的地方会变得干燥，潮湿的地方会变得更加潮湿。

这篇 2021 年发表在《水资源研究》杂志上的论文提出了 1931 年“水文学之父”罗伯特·霍顿所说的水文学中心问题(即水平衡)的解决方案。

该解决方案基于新的生态原理，即最成功地从大气中吸收碳来生产植物体的植物生态系统将具有进化优势。该理论的生态基础得到了一项动态过程模型的独立研究的支持，该研究通过在细胞水平上优化碳利润而对蒸散产生了相同的结果。

“降水会转化为径流、蒸散和储存变化。这就是所谓的水平衡。其中的困难部分是预测有多少会转化为蒸散，蒸散的定义是水通过蒸发从陆地转移到大气的过程。来自土壤和其他表面以及植物的蒸腾作用，”亨特说。

“你需要能够根据气候来预测这一点。也就是说，你会得到多少降雨量以及来自太阳的能量。我们在 2021 年的一篇论文中做到了这一点。”

正是这个结果使得新发表的论文成为可能。

亨特说，由水平衡决定的过程，例如土壤的侵蚀和形成，以及控制植被生产力的蒸散，对于提供碳汇至关重要，对地球气候的未来至关重要，并被认为是气候模型的重要组成部分自诺贝尔奖获得者真锅修郎 20 世纪 60 年代的经典作品以来。

这项新研究在《AGU Advances》上的发表认可了这项工作是水科学的理论进步。

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