来源:十点科学

  河流干涸,人类该如何应对?

Flickr/Tim J KeeganFlickr/Tim J Keegan

  作者|于淼 西奈山伊坎医学院

  编辑|陈天真

  人类文明逐水而居,不过你可能不知道,尼罗河、印度河、黄河,这些孕育古代文明的河流,在过去50年里,严格意义上都已经不能称为常流河了——它们在一年中都或多或少会出现断流。

  事实上,断流现象不仅出现在这些标志性的大河流里。6月16日,《自然》杂志的一项最新研究发现,在地球上数千万公里的河流中,有接近51-60%每年会出现至少一天的断流

  这些河流遍布世界各大洲,出现在所有气候类型中。如果气候变化和水资源问题得不到解决,预计未来几十年,将有更多河流陷入干涸。

  当河流停止流动

  无论是波涛汹涌的大江大河,还是淙淙流淌的小溪,水流量都会受到自然和人为因素干扰。

  研究人员发现,不出所料,干旱是影响河流断流最重要的因素。在干旱地区,蒸发量高于降水量,河流更容易出现季节性断流,比如撒哈拉地区的河流在两次雨季之间会长时间干涸。

 干旱地区河流更容易出现季节性断流。|Science 干旱地区河流更容易出现季节性断流。|Science

  不过,即使在非干旱地区也会出现断流。在寒冷的北极和喜马拉雅山脉,河流在冬季会因冻结而停止流动。而在温热地区,如果上游没有很好的蓄水地理条件,河流同样会面临断流。

  河流断流,其实就是液态水减少了,直接原因是气候变化。鉴于上世纪以来的气候变化大都是人类活动所致,河流断流可以算是人类给自己挖的坑。

  除了气候变化,人类对自然河流的改造也在加剧断流。例如,大型水利工程,特别是干旱地区为了蓄水修建水坝,经常会直接导致下游断流,我国塔里木河支流上的很多灌溉水利工程就导致了下游的断流。

  为了确定全世界有多少河流会出现间歇性断流,研究人员对已有的5615个全球河流水文站——包括了4428个常流河水文站与1187个非常流河水文站——的数据进行分析建模。

  根据每个河段的气候、土壤、地质和其他环境因素,他们对全球尺度河流断流情况进行了预测。结果发现,在地球上6400万公里的河流中,有接近51-60%每年至少有一天会停止流动,44–53%每年至少有一个月处于干涸

 全球常流河与非常流河的分布,非常流河已经超过一半。|Messager et al。, Nature, 2021 全球常流河与非常流河的分布,非常流河已经超过一半。|Messager et al。, Nature, 2021

  在全球河流断流成为常态的前提下,无论是构建气候模型,还是制定生态保护政策,都需要考虑到断流现象的影响。

  我们当前研究气候变化很大程度上依赖模型,而在模型里,河流通常被设定为常流河,如果实际情况不是这样,模型就可能无法给出可靠的结论。例如,有研究发现,如果在气候模型里不考虑河流的季节性断流现象,那么二氧化碳排放量会低估10%,很多地球化学循环模型也会因此不再符合模型最初的假设。

  此外,当前的很多生态保护政策也大都建立在常流河数据之上,很多还特意排除掉相对难界定的断流河。这其实算得上一种“偷懒”,因为管理常流河要比管理季节性河流容易得多。但如果只去管理容易管理的,并不能解决实际问题,甚至会遗漏重要因素。

  饮水直接受影响

  随着气候变化问题日益严峻,一些地区未来可能发生更严重、更频繁的干旱,从而导致更多河流干涸。与此同时,全球变暖也可能导致一些季节性河流开始持续流动,例如,寒冷气候下的河流结冰时间可能缩短。河流系统的这些变化可能影响当地的生物多样性:一些物种会因此繁荣发展,另一些则可能走向灭绝。

  对大多数人而言,河流断流更重要的影响是饮用水。

  地下水分为浅层地下水(也称潜水)与深层地下水(也称承压水)两种。浅层地下水可以跟地表水互相补充,也可以由降水补充,算是可再生资源。深层地下水一般位于两个隔水层之间,循环周期长达上千年,被认为属于不可再生资源。

  现在全球都处于城市化进程,而城市生活用水基本靠地表水或浅层地下水,深层地下水就算有也不可持续供给,因此,河流断流会直接影响饮水问题

  除生活用水外,工农业用水量也会伴随人口迁移、年龄结构变化等用水需求趋势的改变而改变。因此,全球尺度河流断流的普遍出现,将可能成为发展中出现的资源与需求错配的新问题。

河流断流会直接影响饮水问题。|来源:Tyler Wohlford河流断流会直接影响饮水问题。|来源:Tyler Wohlford

  如何应对断流?

  不过,解决河流断流也不是没有新思路。

  今年,山东省与河南省对黄河干流跨省界断面的水质年均值及3项关键污染物的年均浓度值进行了对赌:如果水质达到三类水,双方互不补偿;但如果水质改善,下游的山东省要给河南省6000万元奖金;同样如果水质恶化,河南省要赔山东省6000万。

  这类制度创新也可以用到河流断流问题上。比如,我们可以用一条河的断流天数,与河流沿岸的用水量大户构建对赌协议,下游因为断流损失的经济效益可以让上游补回来。这样虽然无法直接解决气候变化的问题,但至少可以通过市场与金融手段平衡发展机遇上的不平等

黄河在一年中也会出现断流。|维基百科黄河在一年中也会出现断流。|维基百科

  现代社往往给人一种虚幻的稳定性与安全感,仿佛只要拧开水龙头,就会有源源不断的自来水。但这个世界其实一直在变化。

  在地球上的河流已经主要是断流河的今天,人类只能去适应新的气候条件,我们没有回头路。如果适应的代价是整体生存成本的提高,那么也确实要做好相应的心理准备与策略储备。

  地球不是为人类设计而存在的,但人类如果不设计好生存策略,就很难在地球上可持续生存。


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