地下水是储量最大的可利用淡水资源，是全球水循环的活跃组成部分。作为主要的淡水来源，地下水为数十亿人提供饮用水。目前全球灌溉需求的40%直接来自地下水，并且地下水对灌溉的重要性越来越突出。作为全球水循环的关键组成部分，地下水维持着河川径流、湖泊、湿地、作物、森林和生态系统。气候变化和其他人类活动正以前所未有的速度改变着全球水循环，地下水在全球水循环中的作用变得更加动态和复杂。全面了解地下水的变化及其影响因素，对于确保其为人类和生态系统提供可持续的地下淡水资源至关重要。

　　南方科技大学环境学院的匡星星与郑春苗、刘俊国等近期研究提出，气候变化引起的全球水循环中地下水的变化，主要包括三个方面：

　　（1）气候变化影响地下水的补给。当前全球平均地下水补给量至少约为12000至17000 km³/yr。在气候变暖的影响下，地下水补给在不同的区域呈现出或增加或减少的趋势。地下水补给预测的不确定性源自对未来降水强度预测的不确定性及全球水文模型对地下水过程描述方式的不确定性。

　　（2）冰川退缩导致地下水对河川径流的贡献增加。全球预测表明，2100年的冰川量将比2015年减少约20%至50%，未来持续的气候变暖会进一步减少冰川融水对河流的贡献，一些河流补给源可能会逐渐转向融雪和地下水；石冰川、倒石锥、冰碛和高山草甸等高寒山区含水层中储存大量的地下水对于维持河道径流和稳定流域流量具有重要作用。

　　（3）多年冻土退化使地下水流增强。陆地表面有1400万至1600万km²的多年冻土；随着未来全球变暖的持续，预计多年冻土将继续退化，多年冻土退化可以增加地下水储量，增加地下水循环深度，增大地下水向河流的排泄量。

　　研究同时发现，地下水开采、非常规油气开采、地热能开发利用、地下水回补、人工造林、填海和城市化以及国际食品贸易等人类活动正在重塑区域地下水流场，使地下水储存动态复杂化，改变地下水向河流的排泄，并在全球食品供应链中重新分配地下水。过度开采地下水导致地下水储量减少，预计未来对地下水的需求将上升。未来不同气候变化情景下，地下水开采量预计会增加。全球地下水开采量在1960年约为310~460 km³/yr，在2000年约为570~790 km³/yr，到2010年增加到约1000 km³/yr，到2050年，全球地下水开采量估计为1250±118 km³/yr，地下水储量减少量为300±50 km³/yr。地下水回补是适应气候和土地利用变化，实现水资源可持续管理的手段，随着其技术的发展，地下水回补量将超过全球地下水开采量的10%。

　　地下水开采将长期储存的地下淡水转移到地表活跃的水循环中，大部分地下水最终返回海洋并导致海平面上升。据估算，到2100年，全球平均海平面将上升0.5至1.4 m，地下水储量减少对海平面上升的贡献将在未来增加。到2050年，地下水储量减少对海平面上升的贡献为0.82±0.13 mm/yr，累计贡献百分比约为10%至27%。地下水储量减少和海平面上升可能导致海水入侵淡水含水层，此外海平面上升会导致沿海潜水含水层的地下水位上升，进而导致地下水排泄到地表水网络，诱发沿海低洼地区洪水内涝灾害。该过程增大了地下水向地表排泄的可能性，加速了沿海地区水循环中的地下水循环过程。

　　面对气候变化和其他人类活动对地下水资源带来的威胁与日益增大的地下水需求之间的矛盾，地下水资源的可持续利用成为一个至关重要的全球问题。建议从区域和全球两方面考虑地下水资源，将地下水和地表水作为一种水资源来管理。必须同时确保粮食安全和水安全以及维持生态系统的健康。全球将可持续性纳入地下水法律、条例和政策的趋势日益增长。森林和湿地保护、海水淡化、废水循环利用、地下水回补、引水工程和绿色基础设施发展等各种管理策略已经被用于加强地下水的恢复能力，成为应对全球日益严重的地下水储量减少问题的关键。

（摘自：2024年03月01日，微信公众号-南科大环境学院：南科大环境学院匡星星与郑春苗、刘俊国等在Science合作阐述地下水在全球水循环中的关键作用与变化）