由赵刚和他领导的卡内基气候科学家团队的最新研究表明，随着气候变化的进展，气温上升可能对从陆地到湖泊和溪流的氮径流的影响超过美国大陆大部分地区总降水量和极端降水量的预计增加。安娜·米查拉克(AnnaMichalak)发表在《美国国家科学院院刊》上。

这些发现预测的情况与近几十年相反，近几十年来，降水量的增加超过了变暖的速度，并导致了更多的水生氮污染。了解温度和降雨变化的相对作用对于设计应对气候变化同时确保可持续粮食和水供应的水质管理策略至关重要。

人类活动彻底改变了氮在地球水生、陆地和大气系统中的移动方式。化肥中的氮会冲入水道，过量时会导致产生毒素的藻华或低氧死区(称为缺氧)。在过去的几个夏天，美国各地湖泊和沿海地区的大规模藻华受到了广泛的新闻报道。

卡内基的安娜·米查拉克(AnnaMichalak)和她的团队在过去十年里一直在研究气候变化将如何影响氮径流以及随后对水质造成的风险。对于那些致力于了解和防止严重水质损害的人来说，最大的问题之一是温度变化和降水变化如何影响氮污染进入危险水道的能力之间的平衡。

“氮穿过复杂的土壤和水生系统，沿途经历化学转化，以及温度和降水变化影响这些过程的各种方式，使养分管理成为一个巨大的挑战，”赵解释道。

例如，平均和极端降水会影响有多少氮从陆地流入水道，以及氮到达湖泊或沿海地区所需的时间，最终会造成危险的条件。温度还间接影响最终进入水道的氮量，因为气温升高会增加蒸发，从而阻止其进入溪流。此外，温度会影响氮与土壤和沉积物中微生物生命的相互作用，可能将其困在那里或改变其进程。

赵补充说：“尽管已经探讨了气候变化引起的降水模式变化的影响，但由于缺乏可用数据，迄今为止，温度升高对氮进入河流的影响尚未在大陆范围内量化。”

赵、米哈拉克和他们在卡内基的同事朱利安·默德和特里斯坦·巴拉德分析了几十年来跟踪美国大陆河流系统中氮移动的数据，并用它来预测气候变化情景下氮移动的未来轨迹。他们确定，尽管预计降水量会增加，但气温上升可能会抵消甚至减少美国大部分地区流入河流的过量氮量。

这些发现与近几十年来相反，当时降水量是决定美国水道中氮积累量的主导因素，而不是温度。赵、米哈拉克和他们的同事表示，这项工作为未来研究氮循环与气候变化之间的相互作用奠定了重要的基础。

“我们的研究说明了气候变化影响地球动态系统的复杂且有时令人惊讶的方式，”米哈拉克总结道。“弄清楚改变气候变化对水质影响的各种因素将有助于农民、土地管理者和政策制定者采取最佳策略，确保我们保护水质，同时确保可持续的粮食生产和供水。”

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