Climate zones fundamentally shape the patterns of the terrestrial environment and human habitation. How global warming alters their current distribution is an important question that has yet to be properly addressed. Using root-layer soil moisture as an indicator, this study investigates potential future changes in climate zones with the perturbed parameter ensemble of climate projections by the HadGEM3-GC3.05 model under the CMIP5 RCP8.5 scenario. The total area of global drylands (including arid, semiarid, and subhumid zones) can potentially expand by 10.5% (ensemble range is 0.6–19.0%) relative to the historical period of 1976–2005 by the end of the 21st century. This global rate of dryland expansion is smaller than the estimate using the ratio between annual precipitation total and potential evapotranspiration (19.2%, with an ensemble range of 6.7–33.1%). However, regional expansion rates over the mid-high latitudes can be much greater using soil moisture than using atmospheric indicators alone. This result is mainly because of frozen soil thawing and accelerated evapotranspiration with Arctic greening and polar warming, which can be detected in soil moisture but not from atmosphere-only indices. The areal expansion consists of 7.7% (–8.3 to 23.6%) semiarid zone growth and 9.5% (3.1–20.0%) subhumid growth at the expense of the 2.3% (–10.4 to 7.4%) and 12.6% (–29.5 to 2.0%) contraction of arid and humid zones. Climate risks appear in the peripheries of subtype zones across drylands. Potential alteration of the traditional humid zone, such as those in the mid-high latitudes and the Amazon region, highlights the accompanying vulnerability for local ecosystems.

气候带从根本上影响着陆地环境和人类居住的格局。全球变暖如何改变其当前分布是一个重要的问题，尚待适当解决。本研究以根层土壤水分为指标，通过CMIP5 RCP8.5情景下的HadGEM3-GC3.05模型，利用气候预测的扰动参数系集，调查了气候带未来的潜在变化。与21世纪末的1976-2005年的历史时期相比，全球干旱地区（包括干旱，半干旱和半湿润地区）的总面积可能扩大10.5％（总体范围为0.6-19.0％）。全球旱地扩张速度小于使用年降水总量与潜在蒸散量之间的比率（19.2％，的合奏范围为6.7–33.1％）。但是，使用土壤水分比仅使用大气指示剂可以提高中高纬度地区的区域扩张率。该结果主要是由于北极绿化和极地变暖导致的土壤冻结融化和加速蒸散，这可以在土壤湿度中检测到，而不能从仅大气指数中检测到。面积扩张包括7.7％（– 8.3至23.6％）的半干旱地区增长和9.5％（3.1–20.0％）的半湿润地区，而牺牲了2.3％（– 10.4至7.4％）和12.6％（– 29.5至2.0％） ％）干旱和潮湿地区的收缩。气候风险出现在整个干旱地区的亚型区域的外围。传统潮湿地区（例如中高纬度地区和亚马逊地区）的潜在变化突出了当地生态系统的脆弱性。7–33.1％）。但是，使用土壤水分比仅使用大气指示剂可以提高中高纬度地区的区域扩张率。该结果主要是由于北极绿化和极地变暖导致的土壤冻结融化和加速蒸散，这可以在土壤湿度中检测到，而不能从仅大气指数中检测到。面积扩张包括7.7％（– 8.3至23.6％）的半干旱地区增长和9.5％（3.1–20.0％）的半湿润地区，而牺牲了2.3％（– 10.4至7.4％）和12.6％（– 29.5至2.0％） ％）干旱和潮湿地区的收缩。气候风险出现在整个干旱地区的亚型区域的外围。传统潮湿地区（例如中高纬度地区和亚马逊地区）的潜在变化突出了当地生态系统的脆弱性。7–33.1％）。但是，使用土壤水分比仅使用大气指示剂可以提高中高纬度地区的区域扩张率。该结果主要是由于北极绿化和极地变暖导致的土壤冻结融化和加速蒸散，这可以在土壤湿度中检测到，而不能从仅大气指数中检测到。面积扩张包括7.7％（– 8.3至23.6％）的半干旱地区增长和9.5％（3.1–20.0％）的半湿润地区，而牺牲了2.3％（– 10.4至7.4％）和12.6％（– 29.5至2.0％） ％）干旱和潮湿地区的收缩。气候风险出现在整个干旱地区的亚型区域的外围。传统潮湿地区（例如中高纬度地区和亚马逊地区）的潜在变化突出了当地生态系统的脆弱性。使用土壤水分比仅使用大气指标可能会更大地提高中高纬度地区的区域扩张率。该结果主要是由于北极绿化和极地变暖导致的土壤冻结融化和加速蒸散，这可以在土壤湿度中检测到，而不能从仅大气指数中检测到。面积扩张包括7.7％（– 8.3至23.6％）的半干旱地区增长和9.5％（3.1–20.0％）的半湿润地区，而牺牲了2.3％（– 10.4至7.4％）和12.6％（– 29.5至2.0％） ％）干旱和潮湿地区的收缩。气候风险出现在整个干旱地区的亚型区域的外围。传统潮湿地区（例如中高纬度地区和亚马逊地区）的潜在变化突出了当地生态系统的脆弱性。使用土壤水分比仅使用大气指标可能会更大地提高中高纬度地区的区域扩张率。该结果主要是由于北极绿化和极地变暖导致的土壤冻结融化和加速蒸散，这可以在土壤湿度中检测到，而不能从仅大气指数中检测到。面积扩张包括7.7％（– 8.3至23.6％）的半干旱地区增长和9.5％（3.1–20.0％）的半湿润地区，而牺牲了2.3％（– 10.4至7.4％）和12.6％（– 29.5至2.0％） ％）干旱和潮湿地区的收缩。气候风险出现在整个干旱地区的亚型区域的外围。传统潮湿地区（例如中高纬度地区和亚马逊地区）的潜在变化突出了当地生态系统的脆弱性。