气候危机 = 水危机？

导读：

      虽然洪水和干旱是自然发生的，但由于气候变化，它们正变得越来越频繁、越来越剧烈。遗憾的是，当我们试图解决洪水和干旱的问题，却使水的极端情况变得更糟。

      美国科学记者、作家埃丽卡·吉斯（Erica Gies）的新作《慢水》，跟踪不同水体的“生活习惯”，探索水如何穿越地上和地下空间， 如何与周围的生物互动，也探索水在不同时期造访各地给人们留下的记忆和教训。 

埃丽卡·吉斯  |  撰文

自 1958 年以来，美国大风暴期间的降水量急剧增加：21 东北地区增加 55%，东南地区增加27%，中西部地区增加 42%，西南地区增加 10%，西北地区增加 9%。例如，2017 年的飓风“哈维”在 4 天内向休斯敦倾泻了50 英寸的雨水，造成了该地区 3 年内的第三次“500 年一遇的洪水”。劳伦斯伯克利国家实验室的科学家计算出，气候变化使飓风“哈维”期间的降水量增加了 38%。同年，飓风“玛利亚”给波多黎各带来了 41 英寸的降雨，比 1956 年以来的任何风暴都要多。研究人员得出结论，由于气候变化，现在形成“玛利亚”这种规模的风暴的可能性是 1950 年的 5 倍。

相反，美国西部正在遭受由气候变化导致的特大干旱，24这场干旱已经持续了 20 年，而且仍在继续 (尽管加州有大风暴，但对于它是否也正在遭受这场特大干旱，研究人员持不同的看法)。在地球的另一端，500 年来最严重的干旱是引发叙利亚内战的因素之一，这场内战已经造成大约 58.5 万人死亡，1200 万人流离失所。喜马拉雅山的冰川在夏季缓慢地融化，为下游数百万人提供稳定的水源，而现在这些冰川正在消失。

按照我们目前的温室气体排放轨迹，到 2100 年，可能有 2/3 的冰川会消失。

气候混乱以几种方式扰乱了我们在过去几百年里依赖的水资源模式。我们已经知道，在地球表面、在大气中、在地下，水以液态、固态或水蒸气的形式流动。来自太阳的热量使湖泊、河流和海洋中的液态水变成气体并蒸发到空气中。水蒸气凝结成云，冷却，然后以雨或雪的形式降落。冰和雪堆积起来，然后融化，形成溪流、江河与湖泊。植物和土壤吸收水分，并通过蒸散作用以水蒸气的形式释放回空气中，就像动物的呼吸。一些地表水渗入地下，补充地下水 (比如含水层和泉水)；或者进入地球深处，通过火山蒸气或间歇泉返回地表。这就是水循环。

在过去的一个世纪，人类排放二氧化碳和甲烷等温室气体的速度一直在急剧加快。仅在我的有生之年，人类的排放量就超过了之前的一万年；自 1880 年以来，全球平均气温升高了2华氏度。从 20 世纪 70 年代开始，海洋吸收了 90% 以上的多余热量。更温暖的海水更容易蒸发——特别是在热带地区——这增加了空气的温度和湿度，导致一些地区的降雨增加。

更温暖的空气也会从土壤和淡水中蒸发出更多的水，并使大气层容纳更多的水分。这是因为相比于在冷空气中，暖空气中的蒸气分子的移动速度更快，不太可能凝结成液体并以雨水 的形式降落。气温每升高 1 摄氏度，空气中的水蒸气就会增加7%。由于水蒸气本身是一种温室气体，空气中更多的水会产生一个反馈循环，进一步使全球变暖，加速气候变化。但是，当一些地方的雨水增多时，另一些地方却经历着更严重的水荒。升高的气温也通过蒸散作用使土地变得干燥。

水受热会膨胀，所以变暖的海洋会占据更多的空间。再加上融化的冰层导致海平面上升并改变洋流——洋流也改变了天气模式。例如，大西洋中不稳定的墨西哥湾流 (Gulf Stream) 是导致欧洲夏季更热、冬季更冷的一个因素。我们在飓风桑迪中已经看到，更高的海平面和更温暖的海洋意味着更大的风暴潮。自 1880 年以来，全球平均海平面已经升高了 8 至 9 英寸，并且还在加速上升。迈阿密和弗吉尼亚州的诺福克等城市，如今经常在涨潮时发生洪水；美国海岸线上的许多地方，发生洪水的频率是 50 年前的 3 到 9 倍。如果我们不做出重大改变来减缓气候变化，到 2100 年，海面可能会上升 8 英尺以上。全世界有超过 40% 的人生活在很容易发生洪水的沿海地区。随着海平面上升，海水被推向内陆，海岸上游的居民也在经历更频繁的洪水。

联合国在 2019 年表示，因气候危机而加剧的天气灾难如今每周在世界上的某个地方发生一次，造成死亡、痛苦和流离失所，尽管大多数事件没有引起我们的注意。

水的荒唐

讽刺的是，我们试图解决洪水和干旱的问题，却使水的极端情况变得更糟。几千年来，特别是随着农业的出现，人类建立了更方便获取水的基础设施。但在工业时代，随着化石燃料放大了人类的马力，以及过去几个世纪人口的指数式增长，我们的干预措施 (比如水坝、河堤、渠化河道) 以及它们的影响，都在迅速增长。

我们建造的水管理系统正在造成无数意想不到的后果。规划者把这些系统称为“灰色基础设施”，因为它们通常是用混凝土建造的。水坝阻断了泥沙向下游供应土地，例如，导致美国路易斯安那州的南海岸分崩离析。水坝还消除了鲑鱼产卵所 需的浅层岩石栖息地，并阻止了鱼类的上行和下行。尽管水坝通常是为了供水，但它们最终会通过将一个地区的水转移到另一个地区，来制造水资源拥有量的穷人和富人。而且，它们将“新水”储存在一个大湖里，增加了“富人”对水的需求，给他们营造了一种虚假的富足感，鼓励了浪费。类似地，河堤和海堤保护了一个社区，却将更高的水位推给了下游或海岸的社区。河堤也增加了“受保护的”社区的洪水风险，因为它鼓励人们搬到危险的地方，因为它缩小了洪泛区、抬高了水位。也因为它切断了陆地上的“慢水”，减少了地下的储存，造成水荒。

通过限制自然的水系，我们获得了建造城镇、都市和农业帝国的空间。但我们能够控制水的想法，始终是一种幻想。如今，现实变得更加尖锐，因为我们的灰色基础设施越来越失败，它们当初的设计并非为了应对我们今天看到的水的极端情况。这些失败促使水文侦探另辟蹊径。他们意识到，我们正在破坏的自然系统可能是我们的救星。

人类的盲目

为了确定哪些土地应该优先保护或恢复，水文侦探正在试 图弄清楚水在历史上的作用。这对我们大多数人来说是一个谜，因为人类的寿命和我们造成的变化的规模并不同步。想一想我童年时的家——现在被称为“硅谷”的地方。这里曾经被称为“心灵之欢的河谷”，一个没有水就不可能存在的名字。20 世纪中叶，每年春天都有大片的核果树开满了缤纷的白色和粉色花朵：炳樱桃、布莱尼姆杏和伯班克李。到了 20 世纪七八十年代，当我还是一个孩子的时候，这个山谷的农业痕迹正在逐渐消失。只剩下一些小果园，包括我的外祖父母的业余果园，使我们全年都有苹果酱和杏干。随着我年龄增长，这些果园中的最后一个变成了单排商业区、大卖场和养老院，我被丧亲之痛困扰，它指向的是我几乎不了解的过去的田园风光。

然而，尽管我很悲伤，但我无法完全理解失去的意义。我所哀悼的果园，曾经取代了更早先的野生动植物景观——居住着加利福尼亚马鹿和狼的热带稀树草原和林地。这里由奥隆族人(Ohlone)塑造，他们生活在南湾，现在仍然生活在那里。他们制定了关于焚烧和砍伐的规定，培育了他们喜欢吃的橡实和骆驼。18 世纪的探险家将这片地区称为“橡树平原”。直到19 世纪末，人们仍然惊叹于这些迷人树木的大小和数量。但是为了在最理想的谷地上种植果树林，早期的农民砍伐了 99% 的橡树。

我对于景观的“自然”状态的扭曲感觉，是“基线偏移”现象的一个例子。这个概念是海洋生物学家丹尼尔·保利 (Daniel Pauly) 在 1995 年创造的。基本上，我们对地方的感觉，我们对景观的热爱，我们对它“应该”是怎样的概念，都与我们最早的记忆有关。人类不可能准确地知道我们让大自然退化了多少，因为我们的基线——我们对大自然的概念——在每一代都会发生偏移。几个世纪以来，人类一直在削减自然世 界：18 世纪欧洲中部森林的减少，20 世纪初加州灰熊的消失，如今瑞士、冰岛和秘鲁冰川的融化。今天，我们生活的世界只包含了地球上曾经拥有的大量物种的一小部分：詹姆斯·B.麦金农在 2014 年的书 《永恒的世界》(The Once and Future World by J. B. MacKinnon) 中提出的有根据的猜测是10%。

基线偏移也扭曲了我们对水的理解。在我孩提时代就让我浮想联翩的果园景观，已经从根本上重塑了当地的水文学。为了在干旱的夏季种植珍贵的核果作物，当地的农民努力地抽取地下水：从 1892 年到 1920 年，钻井数每年增加 16 倍。这种欢呼是短暂的。水位急剧下降，由于没有来自地下的水压，地表下陷了好几英里。这种现象被地质学家称为“沉降”。沉降会破坏基础设施，比如楼房、管道、道路和灌溉渠。在加州圣何塞市中心，土地沉降了 13 英尺。这个惊人的进展激发了该地区早期的地下水补给实验，即有目的地将水转移到地下储存。

解构时刻

我们对水的干预反而带来了麻烦，如今世界各地的人们越来越意识到这一点，寻找基于自然的解决方案的呼声也越来越高。

2018年，联合国发布了一份名为《基于自然的水资源解决方案》(Nature-Based Solutions for Water) 的战略报告。就连美国陆军工兵部队，这个因为对河流与湿地的强硬工程而在环保界臭名昭著的机构，也发起了一项“自然工程”倡议，融入了一些更绿色的措施。世界银行正在倡导基于自然的水管理措施；历史上最著名的水利工程师——荷兰人——也是如此。(事实上，荷兰已经建立了一个“国际水务议程”，通过与世界各地的其他政府合作，分享他们来之不易的水利智慧，也为荷兰的政府、研究机构、非政府组织以及企业赢得潜在的合同。我在很多地方看到过他们的作品。) 但是，由于我们已经在灰色基础设施和建成的城市中投入了大量的资金，这些机构并没有呼吁用“慢水运动”取代工程化的水系统；相反，他们会增强这些系统，创造一个工程措施和自然措施的混合物。

然而，考虑到气候变化和随之而来的水灾正在加速，我们可能需要更彻底的修改。好处是：随着问题的出现，我们有机会显著改变我们的行为方式。现存的水利基础设施正在老化，许多城市因为泄漏而损失的水超过 40%。2021 年，美国土木工程师协会给美国的 9.1 万个水坝评了一个几乎不及格的“D 级”。2020年春天，密歇根州的一座大坝崩溃，另一座大坝受损。这是一个国际性的问题。世界上的多数大型水坝建于 1930 年至 1970年之间，设计寿命为 50 年至 100 年。2018 年，肯尼亚的一座大坝决堤，造成近 50 人死亡。此外，我们以前建造的水利基础设施，并没有考虑到我们今天看到的降水和水流的巨大波动。中国的三峡大坝在 2020 年的夏季降雨中几乎溢流，威胁着生活在下游的数千万人。

当然，我们不希望失去从自来水和污水处理中获得的清洁饮用水。我们仍将保留这些系统。但是，越来越多的城市也发掘出了被埋在地下的溪流 (称为“重见天日”)，或将暴风雨的径流汇集到生态湿地——也就是种植了耐水植物的沟渠。但是，要想让这些努力发挥良好的作用，它们就不能是零散的、细微的附属物。

这是因为，当我们在一个地方限制水的空间，它就会被推到流域的另一个地方；在同一个流域内，水会流向共同的出口，比如河流或海洋。如果河流的其他地方仍然有河堤，那么只恢复一小块洪泛区并不能显著地减少洪水。这种微观思维让我们很难想象，“慢水”项目如何应对我们现在看到的定期洪水。这就是为什么，相比于我们一直在建设的集中式灰色基础设施，水文侦探致力于在整个景观中为“慢水”创造空间。这是一个根本性的转变。我们希望部署一系列的相互合作的小型项目，使水能够更好地发挥其生命实体的功能，多多益善。

世界各地已经涌现出了越来越多的成功的“慢水”项目，但在工程师的建议下，规划者和资助者仍然在很大程度上默认了他们所知道的灰色基础设施——尽管它们造成了破坏，尽管它们往往会加剧他们打算解决的问题。看看亚洲和南美洲正在兴起的筑坝热潮吧。

然而，人们开始看到这些大型工程的局限性。经过考虑之后，波士顿和纽约都放弃了巨大的拦洪坝——主要是因为它们很可能不起作用。越来越多的科学研究向决策者表明，基于自然的解决方案可以解决即将到来的问题，而且通常比灰色基础设施有更多的好处和更便宜的价格。

本文摘自《慢水》一书，《赛先生》获出版社授权发布，发布时有编辑。

本书已在赛先生书店上架，欢迎点击图片购买。

综合地质学、水文学、环境工程、景观设计、生态保护等各领域学者和工作者的观点，引介全球各地正在兴起的“慢水”运动，埃丽卡·吉斯在本书中发出预警，我们当前的城市化建设普遍采取让水加速离开地表的思路，选择排挤和侵占而非给水留出空间，这会引发深重的灾难：我们会缺少地表水、破坏湿地生态、增加碳排放，洪水会淹没城市，回到它最初占据的地方。我们付出巨量的经济、生态代价和人员伤亡，获得了控制水的假象，但事实上，水会赢到最后。

而当我们关注水自身的需求，让渡空间，遵循水的本性，让水恢复到自然慢速阶段，我们能够获得保障用水、减少洪涝、改善环境和气候等方方面面的裨益。