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干旱区是全球气候变化最敏感的地区之一。干旱区水资源匮乏，土壤贫瘠，生态环境脆弱，气候变暖速率高于全球平均水平，这使得干旱区的植被分布稀疏。目前，全球干旱区（沙漠、草地、灌木和稀树草原等）约占陆地面积的40%。据学术界预测，随着气候变暖，全球干旱区的面积将迅速增加，土地荒漠化程度也将进一步加剧。这种预测依赖干旱地区的大气替代指标——大气干旱指数（Aridity Index, AI），即降水量占潜在蒸散发量的比例。但是遥感观测结果却显示，1980—2020年全球干旱区的植被生产力显著提高。气象干旱加剧和干旱地区生态系统绿化为何同时发生？在未来气候变暖背景下，利用AI指数来定义干旱区是否合理？未来干旱区的范围将如何变化？对于这些问题，目前科学界尚存争议。2021年3月，《自然》子刊先后发表了两篇文章，探讨了气候变暖对全球干旱区的影响。研究结果均显示，气候变暖不会造成未来全球干旱区面积扩张，这一研究结论挑战了先前的主流观点。这两篇文章的主要内容如下：

来自中国北京大学（Peking University）、中国科学院青藏高原研究所（Institute of Tibetan Plateau Research）、美国科罗拉多州立大学（Colorado State University）等机构的研究人员，综合利用地面观测数据、遥感资料和地球系统模型，结合早期建立的基于气候态空间信息的经验模型，从大气、土壤、径流、植被和社会经济5个维度，系统研究了全球干旱区的演变历史和未来趋势，厘清了不同圈层干旱变化的差异及其机制。研究结果显示：①自1950年以来以及不久的将来，大气、农业、水文和生态的干旱指数将显示出很大的差异。其中，大气与水文干旱指标显示，全球气候干旱区和水文干旱区正快速扩张，但水文干旱区的扩张速度慢于气候干旱区。而生态干旱指数却显示全球植被干旱区正缩小；②尽管变暖加剧了水汽压差，在观测和预测中大气会通过加速蒸散发等陆地-大气反馈，增加对水的需求，但目前这些变化尚未加剧土壤水分和径流的亏缺；③自20世纪80年代以来，许多干旱生态系统已表现出明显的绿化和植被生产力的提高。大气二氧化碳浓度升高是干旱区植被生长趋好的关键因素。二氧化碳浓度升高时植物叶片气孔导度降低，植物可用更少的失水代价换取等量的碳，从而大幅度降低生态系统对水分的需求，并补偿较高的蒸汽压亏缺对植物生长的不利影响，这是干旱地区生态系统绿化和大气干燥共同存在的主要原因；④在二氧化碳升高的情况下，植物生理诱导的蒸散量降低，减轻了水分对植物生长的压力，加之土壤水分的强烈限制，减缓了土壤中水分的流失和径流减少，使干旱地区的大气干燥和水文响应中断，使近地表的空气变得更加温暖和干燥；⑤随着气候快速变化和人口增长，到2090年，干旱地区的人为需水量预计将增加270%，这将加剧当前的水资源短缺；⑥由于未来的缺水主要是由不断增长的需水量驱动的，因此，国际社会需要通过可持续的水资源管理措施和节水技术来减少对水资源的需求，以推动旱地生态系统的健康发展。相关研究成果《变暖世界中旱地干旱变化的多方面特征》（Multifaceted Characteristics of Dryland Aridity Changes in a Warming World）于2021年3月9日发表于《自然综述·地球与环境》（Nature Reviews Earth & Environment）上。

来自美国哈佛大学（Harvard University）的研究人员从水分条件对植被生产力及其他植被过程的限制作用角度切入，根据耦合模型比对项目第5阶段（CMIP5）模式结果定义了一个新的指数——生态水文指数（Ecohydrological Index, EI），然后分别将AI和EI两个指数应用于CMIP5气候模式，对比分析了预测结果。研究结果显示，AI气候模式大幅高估了未来全球干旱区的扩张。EI气候模式预测表明，气候变暖背景下未来全球干旱区的面积几乎没有变化。这与以前基于AI的预估结果相反，造成这种差异的主要原因是两个指数对于水文气候变化的敏感性不同，并且对于二氧化碳的施肥效应的响应过程也是相反的。相关研究成果《在温室变暖下没有预期的全球旱地扩张》（No Projected Global Drylands Expansion under Greenhouse Warming）发表于2021年3月11日出版的《自然·气候变化》（Nature Climate Change）上。