全球流域生态型缺水的热点与趋势 | NSR论文

健康的淡水生态系统是实现可持续发展的重要基础。然而，随着人口增长、农业灌溉和其他行业用水需求增加，以及气候变化对水文过程的影响，部分地区生态系统可利用的水量可能不足以满足其基本需求，形成生态型缺水。

生态型缺水是指在特定区域和时期内，由于人类用水过度或水资源配置不合理，生态系统可获得的水量或水质无法满足其维持正常结构、功能与健康所需的水资源需求，从而导致生态用水被挤占、生态功能受损的一种水资源短缺状态。长期以来，水资源短缺评估主要关注人类用水需求，对生态系统的需水保障考虑不足。为弥补这一不足，研究团队构建了生态型缺水评价指标，以全球1182个流域为研究对象，系统分析了1850年代至2000年代生态型缺水的历史变化及其主要驱动因素，并预测了不同未来情景下的发展趋势。

2000年代，全球1182个受评流域中有412个面临生态型缺水，占总数的35%，其中17%为年度缺水，18%为季节性缺水。这些流域覆盖约3700万km²流域面积，占研究区域总面积的29%，涉及全球近一半人口。过去一个半世纪，生态型缺水持续加剧，尤其是1950年代以来，缺水影响面积扩大约1000万km²，占整个研究时段扩张总量的63%。

图1. 生态型缺水的全球分布格局与变化趋势。(a) 2000年代发生生态型缺水的流域空间分布。(b) 1850年代至2000年代生态型缺水程度的变化趋势。(c) 年度缺水、季节性缺水和无生态型缺水三种状态之间的转变。(d) 不同全球水文模型(GHM)与全球气候模型(GCM)组合下，生态型缺水的年代际变化。(e) 过去一个半世纪发生生态型缺水的流域比例。(f) 不同历史时期之间生态型缺水程度加剧的流域比例。

2000年代，人类活动对季节性和年度生态型缺水的贡献率分别为53%和60%。从1850年代到2000年代，人类活动使全球生态型缺水格局发生显著变化，使233个流域的缺水程度加剧，并导致约1400万km²的流域面积转为生态型缺水状态。尤其是20世纪下半叶，人类活动的影响进一步加大，直接加剧了全球约13%流域的生态型缺水程度。

图2. 人为因素对生态型缺水的影响。(a) 将人类活动水平固定在1850年代或1950年代，2000年代发生生态型缺水的流域比例。(b) 人类活动导致的生态型缺水发生比例净变化。(c) 不同人类活动水平生态型缺水的月度变化。(d) 不同历史时期之间，人类活动导致的生态型缺水程度加剧的流域比例。

到2050年代，在RCP2.6–SSP1、RCP7.0–SSP3和RCP8.5–SSP5情景下，预计分别有392个、409个和416个流域面临生态型缺水。与2000年代的412个相比，较低气候强迫情景下受影响流域数量有所减少，而较高气候强迫情景下则略有增加。减缓气候变化有助于降低未来生态型缺水风险，但保护淡水生态系统仍需采取综合措施，包括保障河流生态流量、提高水资源利用效率、推进水资源循环利用、优化兼顾生态需求的水利基础设施运行，以及加强生态系统修复。

图3. 2050年代面临生态型缺水的流域空间分布。(a) RCP2.6–SSP1情景。(b) RCP7.0–SSP3情景。(c) RCP8.5–SSP5情景。

该研究首次系统评估了全球1182个流域的生态型缺水状况，将生态系统视为与人类同等重要的用水主体，拓展了传统水资源短缺研究主要关注人类用水需求的视角。研究结果表明，生态型缺水是全球水资源管理中不可忽视的重要问题，其风险与人类用水强度、自然水文条件及季节性生态需求密切相关。该研究为全球生态型缺水风险识别、环境流量保障和流域综合水资源管理提供了新的科学依据，也为统筹人类发展与淡水生态系统保护提供了重要参考。

研究论文

https://doi.org/10.1093/nsr/nwag637