評估氣候變遷對於陸地水循環的影響一直是世界各國的重點研究。最新研究顯示氣候變遷造成的地下水位變化不僅受到降雨變化影響，蒸發散量以及融雪量的影響程度也不能忽視。未來一百年各地區的地下水趨勢取決於全球暖化下的水循環變化，然而每個地區的主要改變的水循環因子各不相同，在濕潤區域，降雨是重要的因子，乾旱地區則是蒸發散，高緯度及高山地區則仰賴融雪的補注。研究同時發現，即使在某些區域氣候變遷造成的降雨增加可補充地下水，但在人為地表變遷與農業發展導致地下水抽取頻繁的地區，抽取量遠超過於自然補注量，因此未來水資源的調配將會面臨巨大考驗。
以往的地下水評估仰賴區域水文模型，並未考慮陸地、大氣和海洋等交互作用。此最新研究利用陸地大氣海洋耦合的地球系統模式，評估七個區域的地下水位變化以及水循環過程的改變，在尚未考慮人為抽取的情境下，未來一百年美國中部平原和中東地區的地下水枯竭速率將會加快。
這項研究成果是由科技部計畫資助。本院大氣科學系參與此計畫包含已畢業碩士班生吳文瑛（目前為美國德克薩斯大學奧斯汀分校的博士候選人）與羅敏輝副教授。本論文的研究夥伴分別來自歐、亞以及美洲，包括美國德克薩斯大學奧斯汀分校、奧地利盧森堡國際應用系統分析研究所、加拿大薩克其萬大學水資源安全國際研究所、美國航太總署哥達德太空研究所、莫納什大學馬來西亞分校、法國索邦大學等科學家。
a Schematic of land hydrological processes. b controlling factors affecting divergent groundwater responses.
Attribution of future groundwater recharge to three climate-driven factors (rainfall, snowmelt, and evapotranspiration (ET)), as derived from the regression based on CESM-LE projections (2006−2010) under the business-as-usual scenario (RCP8.5). The color in the triangle quantifies the relative contribution of each factor based on relative hue in red (snowmelt), green (ET), and blue (rainfall). Aquifer-averaged results are labeled on the triangle using the aquifer index shown in Fig. 2. For example, the results of Guarani (6) is (snowmelt: 0.0, ET: 0.4, rainfall:0.6).
Reference
Wen-Ying Wu, Min-Hui Lo, Yoshihide Wada, James S. Famiglietti, John T. Reager, Pat J.-F. Yeh, Agnès Ducharne & Zong-Liang Yang Divergent effects of climate change on future groundwater availability in key mid-latitude aquifers. Nature Communications 11, 3710 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-17581-y