(2024年5月23日)
表1 浅层（<30 m）、中等深度（30-100 m）和深层（>100 m）监测井的地下水位变化
图2 全球约17万个监测井21世纪以来的地下水位变化
为了解21世纪与20世纪末（1980-2000）两个时段地下水位变化的差异，我们分析了542个在上世纪有足够数据记录的含水层。在这些含水层中，30%（163个）的地下水位下降速度加快，在2000年以后的地下水位下降速度超过了1980-2000年。与之相比，107个含水层的地下水位下降减速，即2000以后的变化速率小于1980-2000年的变化速率。如果排除这两个时期内的变化速度相差不到0.1 m/yr的含水层，加速下降的含水层将远多于减速下降的含水层，二者比例为5:2（图4）。
大多数在21世纪初地下水位下降的含水层都位于旱区，即年降水量与年潜在蒸散量之比小于0.65的地区。在极端干旱、干旱和半干旱气候区中，分别有11%、24%和8%的含水层的地下水埋深迅速增加（>0.5 m/yr）。值得注意的是，在亚湿润干旱区和湿润地区几乎没有地下水位埋深迅速增加的含水层系统（<1%）（图5）。对于所分析的1693个含水层，其地下水位变化速率与年降水量与年潜在蒸散量之比表现出中等强度相关性（Spearman ρ =−0.40，P-value<0.001），这意味着地下水埋深增加在气候干燥的地区更常见。
图5 不同气候和耕地面积占比地区的含水层在21世纪初的地下水位变化
据估计，灌溉用水占全球地下水抽取量的70%。因此，我们利用高分辨率全球土地覆盖数据，分析了土地利用模式（耕地面积占比）和地下位变化之间的统计关系（图5）。结果表明，当耕地面积占比超过20%时，地下水位的快速加深（>0.5 m/yr）相对更常见（17%），但在耕地面积<1%的地方几乎不存在地下水埋深增加的含水层（图5）。对于所分析的1693个含水层，其地下水位变化速率与耕地面积呈正相关性（Spearman ρ =17，P-value<0.001）。
Abstract：
Groundwater resources are vital to ecosystems and livelihoods. Excessive groundwater withdrawals can cause groundwater levels to decline, resulting in seawater intrusion, land subsidence, streamflow depletion and wells running dry. However, the global pace and prevalence of local groundwater declines are poorly constrained, because in situ groundwater levels have not been synthesized at the global scale. Here we analyse in situ groundwater-level trends for 170,000 monitoring wells and 1,693 aquifer systems in countries that encompass approximately 75% of global groundwater withdrawals. We show that rapid groundwater-level declines (>0.5 m year−1) are widespread in the twenty-first century, especially in dry regions with extensive croplands. Critically, we also show that groundwater-level declines have accelerated over the past four decades in 30% of the world’s regional aquifers. This widespread acceleration in groundwater-level deepening highlights an urgent need for more effective measures to address groundwater depletion. Our analysis also reveals specific cases in which depletion trends have reversed following policy changes, managed aquifer recharge and surface-water diversions, demonstrating the potential for depleted aquifer systems to recover.
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