森林可以通过增加蒸散发,增加局部和下风向地区的降水。然而,在全球尺度上,关于造林对陆地水资源总量(P–ET)影响的研究仍较为有限。已有研究往往只关注降水(P)而忽略(ET),或未考虑造林对环流的间接影响。此外,对于相同造林在不同升温情景下的影响是否一致,相关探索也极为匮乏。
针对上述问题,本研究对比了相同造林在两种不同升温情景下对陆地水资源P–ET的影响,发现水资源在总量、季节分布和空间分布上的响应均呈显著的差异,表明造林的水文效应对背景气候有依赖性。相关结论对于土地利用和造林政策制定提供了科学支撑。
研究利用4组LUMIP地球系统模式,通过两两组合对比,分析了相同造林在低排放情景(SSP1-2.6)和高排放情景(SSP3-7.0)下对水资源的影响,分别记作(P–ET)ssp126和(P–ET)ssp370。将两者相减((P–ET)ssp126 减去(P–ET)ssp370),即得到不同情景下相同造林影响的差异。
SSP1-2.6情景下,造林使全球陆地水资源增加0.003 mm/day,但这一增加不显著;超过一半的陆地区域水资源增加(图1A)。而在SSP3-7.0情景下造林,53.4%的陆地区域呈现水资源减少(图1B)。进一步对比发现, SSP1-2.6情景下的造林在52.9%的陆地区域带来了比SSP3-7.0情景更多的水资源(图1D)。在变化显著的区域(柱状图),(P–ET)ssp126通常增加,而(P–ET)ssp370则减少。
图2展现了(P–ET)与背景水资源的关系。在年平均尺度上,(P–ET)ssp126在各组均呈微弱增加趋势,尤其在20%-60%的区间(即湿润区),表现为“湿更湿”。相比之下,(P–ET)ssp370在各组均呈现下降趋势,且在湿润区下降最为明显,表现为“湿变干”,即空间不平等减弱。两种情景的差异主要集中在湿润区(前50%的格点)。在季节尺度上,该差异主要集中在雨季(图2B),而非旱季(图2C)。
图3展现了人均水资源的响应差异。大体上,人均水资源的变化趋势与平均水资源相似,但被人口因素进一步放大——主要是因为SSP1-2.6情景下的人口少于SSP3-7.0。在SSP1-2.6情景下,人均水资源整体呈增加趋势,且原本水资源最多的人群增加最多,导致水资源“贫富差距”扩大。而在SSP3-7.0情景下,趋势相反,人均水资源最多的人群下降最多,水资源不平等得以缓解。
图4展现了水资源的“贫富差距”。正值代表“贫富差距”扩大。总体而言,在SSP1-2.6情景下,水资源“贫富差距”或空间不平等呈恶化趋势,而在SSP3-7.0情景下,这一不平等得到了缓解。
该成果于6月15日在Cell子刊One Earth上在线发表,大气物理研究所地球系统数值模拟与应用全国重点实验室副研究员汤韬为论文第一作者兼通讯作者,曹军骥研究员为共同通讯作者。合作作者包括南京大学助理教授葛骏、南方科技大学副教授史海匀和美国耶鲁大学Xuhui Lee教授。
该研究受中国科学院、国家自然科学基金、以及地球系统数值模拟装置(EarthLab)等项目共同资助。
文章信息:
Tang, T., G. Jun, H. Y., Shi, J. J. Cao, X. H., Lee, 2026: Reforestation increases water inequality under low warming but reduces water availability under high warming. One Earth, 101740, https://doi.org/10.1016/j.oneear.2026.101740

图1.(A)P–ET在SSP1-2.6情景下对造林的响应;(B)P–ET在SSP3-7.0情景下对造林的响应;(C)(P–ET)ssp126和(P–ET)ssp370的概率分布;(D)两者之差,即(P–ET)ssp126减(P–ET)ssp370。柱状图为差异显著的区域。

图2. 水资源响应(P–ET)与背景气候的关系。将全球陆地格点按背景水资源(P–ET)从湿润到干旱等分10组,每组分别统计(P–ET)响应的均值。(A)全年、(B)雨季、(C)旱季。星号代表变化显著(p = 0.10)。

图3. 人均水资源响应。(A)两种情景下人均水资源的响应差异;(B)人均水资源响应与背景人均水资源的关系。

图4. 不同分位数区间下,高水资源与低水资源之间的差异。将全球陆地格点按背景水资源从湿润到干旱排序,分别计算前10%、20%、30%、40%、50%与后10%、20%、30%、40%、50%的差。正值代表水资源“贫富差距”变大,负值反之。(A)平均水资源,(B)人均水资源。