美国超级干旱的原因,找到了!

  荒漠、沙尘、热浪是西部片中的常见元素。男主角脸上的汗水与泥垢也成为衬托男子气概的标志,这一切元素都为观众留下了美国西部干旱且燥热的印象。

  没洗澡不许进屋

  (图:《荒野大镖客》)▼

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  其实美国西部面积广大,地形多样,温带大陆性气候、高原山地气候、热带沙漠气候、地中海气候和温带海洋性气候都有广泛分布,并不能一概而论。

  从东到西,“黄色的西部近乎占据一半美国本土

  但其中也遍布绿洲、河谷、雪山,多种气候并存

  (底图:shutterstock)▼

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  然而,自今年入夏以来,美国西部地区气温较以往更高,出现了广泛的,普遍性的干旱。干旱范围涵盖上述的各大气候区,影响到数千万人的用水安全。这显示出一个非常严峻的现实问题,美国的西部地区正在变得越来越干旱。

  而且这场旱灾远不只是当前这几天

  几乎已经注定会延续整个夏天(也是美国西部的旱季)

  (图:NOAA)▼

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  愈演愈烈的旱灾

  干旱最直接的原因显然是降水减少。

  在过去的一年里,美国西部遭遇极端高温,降雨和降雪都不多。这也就意味着,能留给今年夏天预防旱灾的水资源“存货”并不多。

  美国西部地区以落基山脉为界线,以西的地区降水主要依靠西风从太平洋带来湿润气流。以东的地区降水主要依靠西南季风。

  美国西部这11个州在降水方面可以划分为多组

  亚利桑那和新墨西哥虽然深处内陆

  但也会受到墨西哥湾的季风影响

  (西南季风也会影响加利福尼亚部分地区)▼

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  所谓西南季风,指的是夏季时。美国西南部气温较高,气压较低。而墨西哥湾海水上空的温度较低,气压较高。气压差形成水平方向的风,墨西哥湾湿润的热气团北上经过墨西哥进入美国西南部。季风为亚利桑那州和新墨西哥州带去了60%左右的降水,对于本就干旱的西南地区来说至关重要。

  季风带来的降水在各月间差异较大

  而亚利桑那和新墨西哥两州

  六月是最干的月份,七八月降水则大幅增加

  (图:www.arizona.edu)▼

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  进入夏季,这些已经经历了将近一年降水偏少时期的地区,还要熬过最干旱的6月,才能等来季风。然而今年初,美国西南部出现一个巨大的高压脊,它过于强大,也过于靠南,如同穹窿一样笼罩在这一地区,让西风和季风无法顺利到达,季风减弱、推迟也未可知。受其影响的地区会升温5℃到12.5℃,从而导致全美国八分之一的人口被热浪席卷。

  正式由于海陆热力差异带来的压力差

  才有季风和降水

  如果这一道高压持续到七月,旱灾将会继续恶化

  (底图:shutterstock)▼

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  高压脊导致美国西部和南部的大部分地区高于32.2℃,中部的南达科他州、内布拉斯加州、科罗拉多州、堪萨斯州,以及西部南部的亚利桑那州、内华达州、加州和犹他州的部分地区温度甚至高于37℃。整个美国西部地区都在面临气温过高、降水减少的问题,犹他州锡达城今年夏天的降雨量仅为 1.27毫米,是美国有记录以来最干旱的地区。

  2021年6月15日美国国内干旱状况

  这一状况其实是从去年到今年持续干旱的结果

  什么时候才能下雨呢

  (参考:NOAA)▼

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  这次高温不但影响范围广,而且持续时间长。高温意味着蒸发量的增加,也意味着美国人民需要喝更多水、洗更多澡、填满更多泳池,为了保证农作物存活浇更多水,地表水水位会出现更加明显的下降。

  干旱地带的美式生活,人均费水不知几何

  但毕竟地广人稀,可以维持,但如今也开始捉襟见肘

  (亚利桑那州人口700万,墨西哥州人口200万)

  (图:google map)▼

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  犹他州、科罗拉多州、内华达州和新墨西哥州超过 93%的土地处于干旱状态。其中犹他州69%;科罗拉多州61%的土地处于严重干旱状态。上述大部分地区在 2019 年同期没有干旱迹象。

  旱情最严重的几个州

  (参考:NOAA)▼

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  严重干旱意味着作物发育不良、牧场减产、沙尘暴多发、井水水位下降、野火数量激增。其实今年截止五月初,加州就已经发生了1700余起山火,是近五年同期平均数据的两倍以上。而近五年,加州山火其实已经异常增多,达到了经常占据新闻头版的地步。

  每年几乎从不迟到的山火,今年恐怕会更严重

  如果旱情再持续两个月,8-10月份会看到很多火灾新闻

  (2017年10月的山火,图:NASA)▼

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  严重下降的水位

  除了降雨,高山冰雪融水也是河流的重要水源。冬季时降雪补充山中的积雪,夏季气温升高,积雪融化,形成地表水。随着气候变化加速和冬季气温升高,降雪量将减少。高海拔积雪作为缓解干旱的天然水库,得不到及时补充。到夏季时,能起到的作用自然就越来越小。

  虽然高度无法与喜马拉雅山相比

  但落基山脉仍分布着众多雪山,是西部大河的源泉

  (17年1月的落基山脉)

  (图:ESA/NASA)▼

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  对于气候整体上比较干燥的美国西南部来说,科罗拉多河就是这片地区的母亲河。上个世纪这一流域兴建了14座控制性水库和32项灌溉工程,使该河在美国境内的水库总库容达740亿立方米,约为美国境内年平均径流量208亿立方米的3.6倍。

  科罗拉多河是美国西南部最重要的河流

  其地位类似于塔里木河之于我国新疆▼

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  这让原本水资源并不充沛的科罗拉多河,具备了巨大的灌溉,发电潜能。为了释放这一潜能,美国西部每年支付将近10亿美元的农业补贴,让其周边贫瘠的土地中出现依赖灌溉水源的田地。依靠水库的水源和电力,沙漠中出现了赌城拉斯维加斯这样纸醉金迷的城市。

  1984年与2009年的拉斯维加斯比较(向左滑动)

  而隔壁的胡佛大坝相当于这座城市的母亲

  为其提供了源源不绝的水和电

  (图片:NASA)▼

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  城市与农田又推高了科罗拉多河流域内的水资源使用需求,1996年实际用水量已达165亿立方米,接近科罗拉多河年径流量,随着用水量进一步攀升,科罗拉多河出现被榨干的迹象。

  胡佛水坝,水位堪忧

  (图:shutterstock@J Gillispie)▼

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  其实,科罗拉多河的流量在上个世纪就已经下降了20%,因为下降速度相对较为平缓,科罗拉多河的剩余流量也足够周边居民使用,没有影响到他们的生活。所以虽然相关研究者对此高度警觉,却没有引起大众的广泛重视。

  毕竟美国和墨西哥也不指望科罗拉多河有航运价值

  两国合力在入海前将其充分利用(吃干榨尽)

  (底图:shutterstock@kavram)▼

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  进入新千年后。气候变化变得更加明显,西部大量河流都出现了水位下降甚至干涸的情况。

  各大水利设施中最重要的,便是胡佛水坝修建后形成的米德水库,这是美国最大的水库,和附近的鲍威尔水库一起,为周边7个州和墨西哥北部的共计4000万人供水。

  米德水库、胡佛大坝与拉斯维加斯

  (图:google map)▼

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  2000年米德湖的水位曾到达370米的顶峰状态,之后,米德湖的水位波动下降了42米,水量损失的程度达到了惊人的5.5万亿加仑。相当于21年的时间里,平均每天损失1000多个标准游泳池中的水。

  随着气温升高蒸发,还会加剧湖水的损失。仅本周就有100 亿加仑水被蒸发,相当于15000 个标准游泳池。

  从2000-2020,小了好多

  (图:google earth)▼

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  如今两大水库的水位都在以惊人的速度下降。因为干旱米德湖水位仅一年时间就下降4.8米,如今的水量只有库容量的37%,这是自 1930 年代蓄水以来的最低水位。鲍威尔水库水位比去年下降10.6米,水量只有库容量的34%。

  以后露出水面的岩石恐怕会越来越多

  (图:shutterstock)▼

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  不论是相关工作人员或是相关研究人员,他们做出的预期都较为悲观,认为米德湖等水库的容量还会继续减少。美国垦务局 (USBR)预测米德水库的水位还将继续下降,至少在 2022 年底之前没有任何恢复迹象,未来一年可能会减少相关社区的水资源分配。

  按说这资源也用了快一百年了

  不知能不能再用一百年

  (图:shutterstock@Andrew Park)▼

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  越来越干旱的未来

  如果把视角拉得更远,就能看出气候变化与人口增长以及环境承载力之间的互相影响。

  美国西部的地中海气候与温带海洋性气候都并不典型。二者受洋流影响较大,而洋流其实并不稳定。理论上是地中海气候的洛杉矶,实际上年降水量只有350毫米左右,不过相较于遍布沙漠、高原的西部其他地区,已经如同乐土。

  和周边比,洛杉矶还真的是乐土

  (图:NASA)▼

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  西进运动末期,移民们到达太平洋东海岸时,发现了这一片阳光明媚、气候温暖、拥有灌溉水源的地方。他们开始利用地中海气候的特点,种植种种经济作物。气候条件的优势让这里集中了大量人口。人口优势又使得这里受交通规划的重视。这些优势加在一起最终形成了美国西海岸的良田和众多城市。

  即使在技术昌明的21世纪

  人类的生产生活仍然基于集中最基本的自然资源

  没有这狭长的沿海沃土,就没有么美国的西海岸城市群

  (图:shutterstock / NASA)▼

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  良田和城市都需要消耗大量水资源,加州的自然降水量很难满足日益增长的用水需求。为了增加用于灌溉、取水的地表水,大坝、运河、水渠被修建了起来。一旦出现严重干旱,珍贵的地下水也会被开采出来用于灌溉。

  经过百余年的用水历史,一些流域水资源被透支,水质也在恶化。

  与其说,今年发生在美国西部的干旱事件是一次突如其来的旱灾,不如说,这是一次已经持续了一个世纪的气候变化的具体表现。只不过近年来的变化速度正在加剧,而今年干旱的烈度已经足以对周边居民产生巨大影响。

  美国西部一山之隔便环境迥异

  除加州外,其他大部分州以荒地为主

  如果加州的水资源被吃干榨尽,西海岸危矣

  (滑动下图,看内华达山脉的西侧和东侧)

  (图:google map)▼

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  今年的旱灾早晚会缓解,但是长期来看,旱灾还会频繁的发生,而且愈演愈烈。就像加州的山火,似乎成为了年年出现,每年都比前一年更令人头痛的问题一样。

  近年来不时出现的干旱,使得科罗拉多河流域内的七个州达成了用水协议。根据科罗拉多河流域下游各州签署的 2019 年干旱应急计划的条款,优先级较低的亚利桑那州和内华达州最早将于明年减少来自科罗拉多河的供水量。

  优先要卡的就是农业这个耗水大户

  (图:shutterstock@Jerry Horbert)▼

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  届时城市地区受影响相对较小,乡村地区的灌溉水源可能会出现短缺。被迫休耕固然会导致农民收入减少。粮食产量下降,甚至导致粮价波动,但也许这样的结果,才是可持续的状态。

  今年干旱不仅仅是孤立事件,在可见的未来,美国的西部会变得越来越干旱。仅科罗拉多河流域,就会因为水位下降影响数百万人的生活,各州之间,关于水资源的纠纷恐怕也会变得越来越多。

  美国的人口远未到达环境承载力的极限,经济水平、科技水平依旧处在世界前列,对于旱情的监控与管理经验也比较丰富。它绝不是在气候变化中受损失最大的国家。

  气候变化是一个全球性的问题,任何国家都不可能独善其身。个别小块区域的生态修复并不意味着大范围的气候改善,隔岸观火的态度并不可取,人类可能会面对一个不确定性更强的未来。

  参考文献:

  1.https://www.drought.gov/

  2.https://www.cnn.com/2021/06/17/us/lake-mead-drought-water-shortage-climate/index.html

  3.https://www.cnn.com/2021/05/27/weather/lake-mead-colorado-river-shortage/index.html

  4.https://earthobservatory.nasa.gov/images/147118/a-third-of-the-us-faces-drought

  5.https://knowyourwaternews.com/a-matter-of-priorities/

  6.https://scijinks.gov/what-causes-a-drought/

  7.https://droughtmonitor.unl.edu/

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