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新加坡水资源预算的高分辨率观察
模拟说明水文过程和工厂过程之间微妙的相互作用可以帮助指导城市水管理。
来源:Eos杂志周围环绕着沼泽和红树林，大片热带低地森林曾经覆盖着现在人口稠密的岛国新加坡。如今，建筑物、人行道和其他结构已经取代了 60% 以上的原始土地覆盖。尽管如此，城市绿化工作仍然使新加坡成为世界上最环保的城市之一。
由于天然水资源有限，新加坡将可持续水资源管理作为重中之重。通过由运河、排水沟和 17 个水库组成的广泛雨水收集网络，该网络对进口水的依赖大大减少，这些网络总共覆盖了新加坡约三分之二的土地面积。
然而，气候变化和城市化极大地影响了新加坡和世界各地其他热带城市环境的水文过程，带来了持续的水管理挑战。 Lin Xu 等人的新模拟提供了第一张高分辨率图片，展示了自然和城市水文如何相互作用，影响新加坡的长期全岛水预算。
研究人员采用了专门适合城市环境的生态水文学模型。之前的研究中经常采用的模型主要关注短期降雨如何影响当地规模的洪水风险，与此不同的是，该模型在每小时的时间尺度和 250 米的空间分辨率下解释了城市植被特性、气候变化和建筑环境之间微妙的相互作用。该模型还可以模拟数十年的场景。
首先，研究团队评估了过去的森林砍伐和城市化如何改变了新加坡当今的能源平衡。他们发现变化比预期的要温和，主要归因于蒸腾作用的减少，蒸腾作用是树叶将水蒸气释放到空气中的过程。随着不透水表面（如道路和人行道）增加到 35%，水径流水平增加了 16.5%。感热通量和潜热通量（与地表能量预算和水循环相关的测量）分别增加了约 4.6% 和减少了 11%。
接下来，研究人员评估了未来气候变化和城市化可能如何影响新加坡的水文。他们的分析表明，城市植物蒸腾作用的持续减少将弥补蒸发量的增加和“更渴”的大气，这意味着降雨量的变化将成为影响新加坡未来水预算的主要因素。然而，对极端干旱年份（例如厄尔尼诺现象期间）的模拟突显了雨水收集（“国家四大水龙头”之一）严重缺水的可能性。
这项研究有助于为新加坡未来的水资源管理规划和政策提供信息。作者建议，类似的方法可以应用于世界各地的其他城市，包括其他热带城市和依赖当地水资源的城市，例如洛杉矶和雅加达。 （水资源研究，https://doi.org/10.1029/2025WR041411，2026）
—莎拉·斯坦利，科普作家