全球水循环平衡首次被打破！一半以上的粮食危险了

今天小编分享的科学经验：全球水循环平衡首次被打破！一半以上的粮食危险了，欢迎阅读。

大家好，这里是环境小喇叭栏目的第 20 期。这一期，我们为大家搜罗了以下值得一看的环境研究和新闻：

1）南极洲变 " 绿 " 了！冰雪皑皑的景象正在加速消失

2）太阳活动进入极大期，朋友圈又要秀极光了

3）大海缺氧了？人们往海里灌氧气

4）在铁轨上铺太阳能板？还拿火车来铺？

5）全球水循环首次失衡

南极洲变 " 绿 " 了！

最近，发表在期刊《自然 · 地球科学》（Nature Geoscience）的研究发现，随着全球变暖，南极洲部分地区正在飞速变绿，原本白雪皑皑的冻原逐步被植物占领。

放眼望去，南极被苔藓植物覆盖 | Dan Charman

南极半岛位于南极洲最北端。它向北延伸，与南美洲最南端相隔约 1000 公里。为了研究南极半岛的变化，研究人员通过卫星获取了1986 年至 2021 年南极半岛每年 3 月的卫星影像。

之所以选取 3 月的影像，是因为此时正值当地夏季，适宜植物生长。一般情况下，植物生长时会吸收大量的红光，并反射大量近红外光。为了研究土地植被覆盖的情况，研究人员着重关注了卫星影像里红光与近红外光的测量结果。

结果发现，南极半岛上植物覆盖的面积从 1986 年的不到 1 平方公里增加到 2021 年约 12 平方公里。从 2016 年到 2021 年，植被攻占地盘的速度还加快了。

南极洲 " 变绿 "，背后的驱动力是气候变化。1950 年以来，南极半岛的气温已经上升了 3 ℃左右，远远超过了地球大部分地区。植被的扩张可能会改变当地的土壤状况，让土壤更有利于其他生物的生长。不过，当地的生物早已习惯过去极端严寒的条件，它们得被迫重新适应新的环境了。

太阳活动进入极大期

10 月 10 日至 12 日，北半球多地又迎来了绚丽多彩的极光秀。10 月 12 日，美国国家航空航天局（NASA）、美国国家海洋和大气管理局（NOAA）以及国际太阳周期预测小组（SCPP）的代表宣布，太阳活动正式进入了有记录以来的第 25 个极大期，这个现象可能会持续一年。这意味着地磁风暴发生的频率将更加频繁，居住在高纬度地区的人们都有机会一饱眼福。

10 月 10 日，盖茨黑德（Gateshead）——英国东北部城市迎来极光 |Lee Smith/REUTERS

地磁风暴的产生与太阳活动日益剧烈有关。太阳活动的过程中会释放大量能量，这些能量以光、辐射以及带电粒子流的形式向外传播。平日里，在地球磁场和大气层的保护下，大部分带电粒子流和辐射都无法到达地球表面。然而，当太阳活动增强时，地球的保护便逐渐失效，太阳活动释放的大量带电粒子流和辐射得以突破地球防护，引发地磁风暴。

地磁风暴的爆发容易对无线电通信和 GPS 信号带来干扰，影响航空器以及飞机的正常航行，此外，电网在风暴中也可能因变压器过载而停电。但总体而言，地磁风暴并不会给人们的生活带来较大影响。

大海缺氧了？

在气候变化的影响下，海洋水温升高，氧气在水中的溶解度降低。同时，海水的富营养化让藻类过度繁殖，消耗海水中溶解的氧气，这让海洋脱氧的问题越发严重。

波罗的海由于海藻过多被消耗了大量氧气 | phys.org

为解决当地海洋脱氧的问题，瑞典斯德哥尔摩大学（Stockholm University）、法国公司 Lhyfe 以及芬兰公司 Flexens 的研究人员开展了一项名为 "BOxHy" 的合作项目，通过海上生产氢气来让波罗的海重新充满氧气。

这个项目初步的设想在海洋上搭建海上平台，建立绿色制氢装置。在电解海水制成氢气的同时，工艺还能生成大量氧气。一方面，氢气作为绿色能源能够被应用在许多场景，生成的氧气则注入海洋中，解决海洋脱氧的问题。

Lhyfe 公司预计波罗的海需要约 30 个海上平台来进行氧气回注 | phys.org

在项目中，大家各尽其能。斯德哥尔摩大学提供专业实验室，在研究领網域探究海洋营养化与海洋脱氧的影响；芬兰公司 Flexens 调查海洋缺氧地区现状并规划海上风电场的建设；法国公司 Lhyfe 则负责海上制氢平台的装置研发与建设。

目前，芬兰公司已经规划出三个潜在氧气回注区網域，并设计了海上风电场的规模；法国公司则在法国试运行了世界上第一个海上绿色氢生产设施。不过，现有装置产生的氧气都直接释放到了大气里。在未来的实际建设中，这些氧气会被注入水中。

BOxHy 项目计划在 2025 年运行一个试点项目，对氧气回注的方式、速度以及后续生态影响进行深入研究。

在铁轨上铺太阳能板？

来铺设一条 " 太阳能 " 铁路！瑞士初创企业 Sun-Ways 设计了可拆卸太阳能电池板，并将其安装到铁轨之间，让铁路在保证其交通运输功能的同时，还能进行太阳能发电。

光伏电池板安装示意图 | Sun-Ways

作为新型的太阳能电池板，它的安装过程也是特别。太阳能电池板的安装将由专门设计的火车来实现。火车在铁轨上行驶的同时，底部装载的光伏电池板便逐渐展开，装填到两道铁轨之间。固定好的电池板将利用阳光进行发电，最终传输到电网中为家庭供电。列车设计公司 Scheuchzer 表示，列车每天能够安装约 1000 平方米的太阳能电池板。

对 Sun-Ways 来说，他们希望太阳能电池板能铺多少就铺多少。瑞士的铁路网有足足 5317 公里长，若是全部铺上太阳能电池板，其发电面积将约等于 760 个足球场大小，生产的电量能够占瑞士能源消耗总量的 2%。但这还不够，该公司还在西班牙、罗马尼亚等国家商谈类似的项目建设。

不过，这样的电池板也有潜在的问题等待解决。变幻莫测的天气可能让电池板表面覆上雪、灰尘等，怎么清洁、维护电池板还有待进一步规划。另一个问题是，太阳能电池板的反光可能干扰火车司机驾驶。团队还需要考虑如何降低反光带来的驾驶风险。

全球水循环首次失衡

根据全球水经济委员会（GCEW）新发布的一项报告，人类有史以来首次打破了全球水循环的平衡。

全球水循环中 " 绿水 " 和 " 蓝水 " 都有参与 | GCEW

报告指出，全球水循环其实由两大部分共同构成：" 蓝水 " 和 " 绿水 "。其中，" 蓝水 " 是指湖泊、河流以及含水层中的液态水，" 绿水 " 则指储存在土壤和植物中的水分。过去，人们往往只关注到蓝水在水循环中的重要性，却忽略了绿水的作用。绿水通过植物的蒸腾作用返回到大气中，并参与雨雪的形成。陆地上近一半的降雨都来自绿水的供应。

水循环的稳定性对于维持气候变化和支持碳汇植被至关重要。碳汇植被，如森林和湿地，能够吸收和储存大量的二氧化碳，从而帮助减缓全球变暖。然而，当前的湿地破坏和森林砍伐行为正在削弱这些自然碳汇的能力，导致更多的温室气体留在大气中，加剧了全球变暖的趋势。

随着全球变暖的加剧，高温天气变得更加频繁和极端，这不仅加速了水分的蒸发，还增加了干旱的发生频率。干旱条件下，植被更加脆弱，更容易受到火灾的威胁。因此，高温和干旱共同作用，提高了火灾爆发的风险，这不仅破坏了植被，还进一步减少了碳汇的能力，形成了一个恶性循环。

报告表示，全球近 30 亿人口和一半以上粮食都位于干旱地区或水资源总量不稳定地区。水危机恐怕会让全球一半以上粮食生产面临风险。到 2050 年，在水平衡被打破的影响下，各国 GDP 平均可能下降 8%，低收入国家的损失甚至可能高达 15%。

参考文献

[ 1 ] https://www.nature.com/articles/d41586-024-03219-2

[ 2 ] https://phys.org/news/2024-10-geomagnetic-storm-earth-space-scientist.html

[ 3 ] https://science.nasa.gov/science-research/heliophysics/nasa-noaa-sun-reaches-maximum-phase-in-11-year-solar-cycle/

[ 4 ] https://phys.org/news/2024-10-reoxygenating-oceans-startups-baltic-sea.html

[ 5 ] https://flexens.com/leading-the-battle-against-anoxia-in-the-baltic-sea-the-boxhy-project/

[ 6 ] https://www.euronews.com/green/2024/10/14/solar-panels-could-be-installed-in-the-spaces-between-railway-tracks-in-world-first

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/10/532156.shtm

作者：小小泽