National and global security can be assessed in many ways but one underlying factor for all humanity is access to reliable sources of water for drinking, sanitation, food production and manufacturing industry. In many parts of the world, population growth and an escalating demand for water already threaten the sustainable management of available water supplies. Global warming, climate change and rising sea level are expected to intensify the resource sustainability issue in many water-stressed regions of the world by reducing the annual supply of renewable fresh water and promoting the intrusion of saline water into aquifers along sea coasts, where 50% of the global population reside. Pro-active resource management decisions are required, but such efforts would be futile unless reliable predictions can be made about the impact of the changing global conditions on the water cycle and the quality and availability of critical water reserves. Addressing this wide spectrum of issues, a team of expert authors discusses here the impacts of climate change on the global water resources, the long-term resource management goals at global and local scales, the data requirements and the scientific and technical advances necessary to mitigate the associated impacts.

利用植被生产力的卫星数据、13个地点的碳循环测量数据和未来气候变化全球模型的数据集，研究人员发现，到2100年，旱地的生产力将比大约10年前的基线提高约12%。然而，随着旱地取代了生产力更高的生态系统，全球整体生产力可能不会提高。此外，由于降水和温度的预期变化，任何一个旱地地区的生产力都将下降。 研究人员还发现，不同类型旱地之间的扩展将导致区域和亚类型对全球旱地生产力贡献的巨大变化。该研究首次量化了未来气候变化下旱地加速扩张对其初级生产总值的影响。旱地主要包括大草原、草原和灌木丛，对于支持世界各地的放牧和非灌溉农田非常重要。它们也是全球碳循环的重要参与者，占地球陆地表面的41%，支撑着地球38%的人口。 土木与环境工程系教授、研究作者刘和平说，由于气候变化、野火和人类活动，包括生态系统结构和生产力的变化，未来旱地将经历实质性的扩张和退化。因为这些地区已经是水资源紧张地区，它们对温度或降水变化特别敏感。更频繁、更严重的干旱和气候变化造成的气温变暖，会威胁生物多样性以及吸收碳和保持碳的能力，特别是在发展中国家，旱地生态系统的退化可能会产生强烈的社会和经济影响。这些变化在过去几十年里已经开始发生。在美国西南部，入侵物种的引入使旱地地区从绿色变成了棕色。 澳大利亚的降水变化几乎完全由旱地组成，这意味着一个干旱的大陆受到了巨大的影响，蒙古的草原由于气温升高、降雨量减少和过度放牧而恶化。虽然旱地的生产力对人们很重要，但这些地区在每年的碳循环中也发挥着至关重要的作用。它们帮助地球呼吸，每年春天植物生长时吸收二氧化碳，然后在秋天休眠时呼出二氧化碳。由于旱地生态系统的生长对降雨量和温度的变化非常敏感，旱地在碳循环的年际变化中表现出对任何生态系统影响最大的特点。了解它们在未来碳循环中的作用可以帮助研究人员确定如何最好地保护高碳吸收区域。鉴于旱地在全球碳循环和生态系统服务中的重要性，迫切需要制定一项包括严格管理和可持续利用旱地的全球行动计划，以保护脆弱的生态系统，防止进一步荒漠化，缓解气候变化。 相关论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-15515-2 （郭亚茹 编译，於维樱 审校）