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地下水作为世界上最大的淡水来源，其中70%用于农业灌溉，地下水的可持续开发和利用对农业生产和粮食安全具有重要的实际意义（图1）。而近几十年来，无节制的地下水开采量远远超过地表水和降雨的补给量，使得大部分区域（尤其是密集灌溉区）地下水水位明显下降，从而对人们生产和生活产生了严重不良影响。值得注意的是，人类的“饥渴”正在吞噬原本应该供给地表水生态系统的地下水资源。最近，来自德国弗莱堡大学地球与环境科学研究所的 Inge de Graaf 博士进行的一项研究，首次在全球背景下分析了地下水与河流等地表水相互关系，并定量评估了未来地下水超采可能带来的不良影响，相关研究成果发表在最近的Nature期刊上。图1 农业灌溉是地下水最主要的用途（图片来自网络）
该研究人员开发了1960-2100年全球水文模型，来计算不同区域地下水向河流系统的流入量，结果表明随着地下水位下降，从地下水到地表水的补给会减少，补给方向也会发生反转，最终地表水和地下水相互联系被完全中断，这一过程将会使得河流等地表水水量减少，难以维持和谐健康的生态系统，并造成其他潜在的破坏性影响（图2）。
尽管在定量评估过程中，地下水水位的细微变化就可能影响到河流，使得对地表水和地下水相互补给方向变化的临界点很难准确确定。但是，由于许多地区的地下水开采率很高，并且已经严重超过了环境流量限制，所以研究者认为，通过该水文模型来分析现状并评估未来可能情景是合理的。目前，在地下水开采的流域内大约有20％的河流由于流量太低而无法维持其淡水生态系统，如美国的中西部以及阿富汗和巴基斯坦之间的印度河谷。如果未来几十年中我们继续按照现有开采速度开采地下水，那么对于欧洲中南部地区以及北部地区，也将和现在的非洲等地一样达到一个临界点（图3）。研究人员估计，到2050年全球开采地下水的地区中有42％至79％将达到维持地表水生态系统的临界点（图3），而且随着未来全球气候变化的加剧，这一过程甚至比我们我们预估要快。看来，留给我们采取行动的时间并不多了……
图3 1960-2100年全球地下水开采初次达到环境流量限制模式图
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