自從托馬斯·羅伯特·馬爾薩斯面世，科學(xué)家們就一直在尋找在資源有限的情況下人口增長的極限在哪里。其中一個資源就是地下水。全球約 40% 的食物產(chǎn)量依賴于灌溉，而灌溉水的來源就是地下含水層。地下水灌溉讓種植者可以增加農(nóng)作物產(chǎn)量，讓農(nóng)作物在旱季得以生存，在雨季時又可以平衡所需水量和雨量之間的不平衡。在世界上的很多地方，抽取地下水（或從井中泵上來）的量已經(jīng)大于補(bǔ)給的水量，導(dǎo)致地下水枯竭。在這些地方，地下含水層的“可持續(xù)年限”有限，也給每年灌溉的量和基于地下水農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展套上了限制。而這個研究的目的則是提出一個動態(tài)系統(tǒng)框架用于解釋基于地下水的灌溉過去的趨勢并為食物產(chǎn)量提供預(yù)測。 ?o*I9[Z)  

我和我的聯(lián)合作者選擇了美國高原蓄水層（ HP 蓄水層，也叫做奧加拉拉蓄水層)作為實(shí)驗(yàn)臺，原因有二：

首先，HP 蓄水層從德克薩斯的狹長區(qū)域延伸到南達(dá)科他，穿過八個州，這樣也就在地下水抽取、回補(bǔ)的互動與天氣和農(nóng)作物年產(chǎn)量的提高中展示出不同的水平。

蓄水層從又熱又干燥的氣候（南部）延伸到又濕又冷的氣候（北部）。

內(nèi)布拉斯加州的（代表北部）的回補(bǔ)率堪憂，而德克薩斯（南部）和堪薩斯（中部）的回補(bǔ)率分別比內(nèi)布拉斯加高大約四倍和八倍。

第二，美國地質(zhì)勘探局（USGS）和美國農(nóng)業(yè)部（USDA）都有大量關(guān)于農(nóng)作物產(chǎn)量和地下水抽取和使用的數(shù)據(jù)。

HP蓄水層是這八個州的一部分，也是美國最大的蓄水層，面積高達(dá)17.6萬平方英里。

使用Wolfram語言，我們可以從 USGS 獲取 HP 蓄水層的外部多邊形輪廓，并將其轉(zhuǎn)換為合適的地理投影：

然后我們可以獲取與 HP 蓄水層重疊的美國州的區(qū)域，并在地圖上可視化： Bv6K$4  

[?k8}B)mHB  

德克薩斯高原農(nóng)業(yè)