馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的研究人員最近在PLOS Water雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究，該研究重點(diǎn)關(guān)注馬薩諸塞州東部的薩德伯里 - 阿薩貝特和康科德流域，并將水文變化(包括洪水，干旱和徑流)與土地利用模式的變化聯(lián)系起來。

“我們都生活在一個分水嶺里，”麻省大學(xué)阿默斯特分校環(huán)境保護(hù)教授、該論文的資深作者蒂莫西·蘭迪爾(Timothy Randhir)說。“我們不斷修改我們的景觀，將曾經(jīng)的森林變成道路、停車場和后院。我們正在改變景觀，從曾經(jīng)的水文彈性轉(zhuǎn)變?yōu)閷⑺葡蛳掠蔚木坝^。

但很難看出土地利用變化與水文循環(huán)變化之間的復(fù)雜聯(lián)系。例如，馬薩諸塞州的大部分地區(qū)現(xiàn)在都受到春季洪水之后夏季干旱的矛盾局面的影響。當(dāng)然，如果有足夠的額外水淹沒全州城鎮(zhèn)的街道，那么應(yīng)該有足夠的地下水用于飲用、草坪澆水和維持溪流和湖泊的水位嗎?

這就是像分水嶺一樣思考的地方。“每一滴雨落下時都有兩條路徑，”蘭迪爾說。“它既可以從陸地流入溪流，也可以滲透土壤并慢慢滴落到地下水位。

但是，通過在大片土地上鋪路，掩埋沼澤和濕地以及引導(dǎo)河流，我們使雨水更難滲入土壤，增加了干旱的可能性。與此同時，所有的徑流都涌入溪流和河流，而溪流和河流又在下游雷鳴時成長為洪水，隨著它的發(fā)展，更多的徑流為食流提供食物。

為了使土地利用與水文效應(yīng)之間的聯(lián)系可見，并將這些影響投射到未來，Randhir和他的研究生，第一作者Ammara Talib專注于馬薩諸塞州東部的薩德伯里 - 阿薩貝特和康科德流域，該地區(qū)包括農(nóng)村地區(qū)和波士頓郊區(qū)。

兩人將描述土地利用變化的歷史數(shù)據(jù)輸入到一個模型中，該模型預(yù)測了2035年，2065年和2100年的趨勢。然后，該團(tuán)隊將土地利用模型的結(jié)果輸入到稱為水文模擬程序-FORTRAN的衛(wèi)生模型中。

他們發(fā)現(xiàn)，到2100年，森林總面積將減少51%，不透水區(qū)域(道路和停車場)將增加75%。這些變化將使年流量增加3%，而徑流將以每年69%的速度增長。所有這些增加的徑流將意味著水中更多的表土和其他固體(增加54%)，磷和氮濃度分別增加12%和13%。

但這一切都不需要發(fā)生。

“我們可以在流域范圍內(nèi)規(guī)劃未來，”蘭迪爾說，通過城市規(guī)劃，實(shí)施可持續(xù)和特定地點(diǎn)土地利用措施的最佳實(shí)踐。這些措施可以包括創(chuàng)建雨水花園，在大型停車場使用透水路面，并使用植被洼地來減緩徑流。

“流域是景觀健康的標(biāo)志，”蘭迪爾說。“任何特定景觀的生活質(zhì)量都取決于流域的運(yùn)作方式。