文章信息：Yu Fang, James W. Jawitz, et al. (2019). The evolution of human population distance to water in the USA from 1790 to 2010. Nature Communications, 10(1), 430. https://doi.org/10.1038/s41467-019-08366-z.

阅读笔记：李嘉宁、任白霏、黄丽云，2017级硕士生

阅读时间：2019年2月27日

选题视角：

人类社会随着河流一起演变，但人类定居点和水资源之间的关系怎么随着时间的推移而演变？本文进行了动态分析，以评估人类和水资源的从1790年到2010年的整个共同进化历程。

在高分辨率空间分析人居密度和河流的距离之间的关系，发现密集人口聚集点更倾向于河流附近定居。然而大部分研究时间跨度不长，并且在缺乏大的区域空间视角，因此对大区域长时间的人水关系变化有待研究，并且需要在空间和时间上采用综合方法来定量回答这个问题。

研究问题：

1）首先，人类是否越来越接近主要河流？

2）其次，人类居住地点与地下水可用性之间的关系如何随时间而变化？

3）此外，我们研究了水文气候空间异质性如何促成人类与水的距离的区域性时间趋势。

结论：

1790年至2010年人口密度与DMR之间始终存在负相关关系。工业化前，人类高度依赖于靠近河流的农业，供水和航行。随着工业化，人类住区将其运输方式从主要的水运转变为其他方式，如公路和铁路。随着人类住区的持续增长，一些城市的用水需求已超出当地供应量，洛杉矶，凤凰城和亚特兰大等案例就说明了这一点。因此，后工业社会的供水已从人们向水资源流动转变为人们输送水资源。全球大约80％的大城市将不得不行驶不到22公里才能到达足以容纳数百万人的潜在无应力水源。因此，水资源转移促使城市与水源的距离增加。因此，居住在靠近河流的可取性逐渐下降，人们不再仅限于只生活在水资源丰富的地方，蓬勃发展的城市也存在于干旱地区。因此，近几十年来人类与水的距离增加反映了人- 水相互作用中的远程耦合过程。

三种“人水”关系模型：

第一种类型，在主要河流附近具有时间上恒定的沉降需求，并且在图中示出了1850年至2010年的HUC 1 ，其中NPD和DMR之间的斜率是近似的。这种相对稳定性可以指示在图中所示的从边界到城市的演变之后的平衡状态。

第二种类型，负斜率的绝对值随着斜率接近零而减小，甚至增加变为正斜率，例如HUC 3。这表明接近河流的可取性正在下降，人类离河流越来越远，这可能与相对较晚的定居历史有关，因此在研究期间从城镇到城市的持续演变。然而，这种模式也可能受到HUC 3中丰富的地下水资源的影响。

第三种类型，NPD和DMR之间的斜坡变得越来越陡峭，表明生活在主要河流附近的吸引力增加，由HUC 15说明。这种模式主要与干旱地区有关，并强调在水资源短缺的情况下，图中描述的一般假设 似乎被靠近河流的持续吸引力所抵消。除了这些主要类型之外，四个HUC显示出这些趋势的组合，HUC 5中与河流接近的可取性首先增加然后减少，而HUC 10和18A区域自1850年以来显示相反。

图 美国毗邻地区的河流、含水层类型、水库和区域

考虑到河流宽度，每个像素（1 km×1 km）与主要河流的计算距离（流序≥4）。b基于地质结构和地下水补给率的含水层类型。c选定的主要河流（流序≥6）和水文单位区域的修改边界。根据GWRL数据库，黄色表示河流宽度超过1公里。d随着时间的推移，大型河流水库的建设。

图 动态的人口与水的距离

1790年a至1870年b和1870年至2010年，美国毗邻地区的归一化人口密度（NPD）与主要河流距离（DMR）之间的关系。c居住在主要河流附近的愿望不断变化，反映在NPD与DMR的斜率上。d 1790年至2010年各含水层类型上覆的平均人口密度。充值率（毫米/年）显示为抵消。我们使用红色到蓝色的梯度来指示a中截至1870年的几十年的趋势，以及b中自1870年起从蓝色到红色的几十年趋势。a、b的数据点基于DMR类别，而c和d的数据点则基于人口普查年份。

图 人类水共同进化的三种主要轨迹

a HUC 1 1850–2010，b HUC 3 1850–2010和c HUC 15 1870–2010。d–f HUC 1、3和151790-2010的归一化人口密度（NPD）斜率与主要河流距离（DMR）的动态。仅具有p的坡度 < 0.05。a–c的数据点基于DMR类别，而d–f的数据点则基于人口普查年份。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-08366-z