為什麼現在洪水、暴雨、乾旱越來越多了？

來源：知識分子

作者：袁燁

圖源：Pixabay

備受中國遊客喜愛的旅遊名城泰國清邁近期遭洪水侵襲。10月初，因連日暴雨導致河水水位上漲，五十年以來最大的一次洪水湧入這座泰北城市，古城角落、居民區、多個旅遊景點被淹沒，造成遊客被困和人員傷亡。不只清邁，季風季以來，泰國已有至少23個省份受災。

對於臨近海洋的泰國而言，季風暴雨帶來的洪澇災害並不陌生。但讓許多本地居民困惑的是，今年的降雨量與往年相比並不突出，卻發生了嚴重洪水。泰國本地媒體《曼谷時報》認為，清邁省內因農業用地擴張而引發的毀林等現象讓當地在暴雨面前變得更加脆弱，“光禿禿的山體更容易發生山洪”。

近年來，從國內汛期頻繁發生的洪澇災害到清邁剛剛遭遇的嚴重洪水，與水有關的災害越來越多。根據世界氣象組織的統計資料，在過去五十年裡，乾旱、風暴、洪水等與水相關的危害在世界範圍內造成了最嚴重的人員和經濟損失。諸多分佈在不同國家、區域、水系的資料均指向了一個結論——類似的水災害不能再以獨立事件看待。

科學家們正在發出提醒：世界已經來到了一個與水有關的緊急狀態，各地生態系統長期以來因為“對水的低估”而飽受損害。

這一呼籲已明確到了紙面上。近日，隸屬於荷蘭政府、彙集了多國研究者的全球水經濟委員會（GCEW）在最新發布的報告中提出，人類活動“有史以來首次”打破了全球水文迴圈。

報告認為，數十年來糟糕的土地利用方式和全球變暖趨勢讓地球水系統承受著巨大壓力，導致人類歷史上第一次，“作為淡水來源的自然降雨變得不再可靠”。尤其突出的一點是，報告也首次點明瞭區域性毀林、土地濫用透過影響區域水文迴圈對全球系統的負面影響。

雖然學界已有許多關於水迴圈不穩定的研究，但這份報告首次將水失衡提升到全球的尺度。在答覆《知識分子》的郵件中，GCEW表示，工作組參考的重要指標包括特定研究區域的總水儲量，以及研究區域的降水量中源自陸地的份額。工作組寫道，“乾旱、洪水和暴雨都是水文迴圈失衡的區域性表現”。

失衡的系統

水是如何迴圈的？回答這個問題需要跟著水的流動走。

GCEW在網站上繪製了一份模擬水迴圈的動態示意圖。在他們筆下，降雨被分為陸地降水與海洋降水兩個相互關聯的過程。

陸地上，大氣降水落到河裡，成為學術界定義的“藍水”，補給地表徑流與地下水；或者落在土壤中成為“綠水”，由植被吸收、蒸散，再回到大氣中。這一降水、蒸散的迴圈過程也同樣發生在海洋中，同時透過大氣與陸地生態系統聯絡起來。水汽就這樣在大氣、陸地、淡水與海洋之間不斷迴圈交換。

水汽在大氣、陸地與海洋生態系統之間的迴圈。圖源：GCEW

報告指出，各國在政策上一直傾向於管理河流、湖泊和地下蓄水層的藍水，而忽略了儲存在土壤、植物和森林中並最終蒸發、變成降雨的綠水，但後者實際上貢獻了陸地上幾乎一半的降雨。綠水將水汽來源地與降水區域透過大氣聯絡在了一起。這是一個常常被忽視的水迴圈過程。它意味著，一個地區的森林砍伐、農業擴張可能會擾亂另一個地區的降雨。

“這個報告是比較超前的，”中國科學院地理科學與資源研究所研究員湯秋鴻告訴《知識分子》。“我們過去治水也考慮遠端影響，但我們考慮的是流域上下游水資源分配的影響，比如在黃河流域，你上游用水多了，下游的可用水量就少了，這是很直接的共同利益。但它把大氣系統的聯絡加進來之後，那就是真正的全球公共資源了——不僅流域內部有互相影響，水迴圈還透過大氣水分流動把各個社群、國家和地區都連在了一起，使之相互依存，因此必須視為全球公共資源進行治理。”

他解釋道，報告實際上提醒人們應當以一個全球水系統的視角看待水迴圈，意識到這個過程是跨越流域和疆界的。比如，一個地方的土地利用與土地覆蓋變化改變地表反照率、土壤溼度和地表蒸散發，進而影響大氣水分流動和其他地區的降水。

“對於一般不做這個研究的人，可能會難以理解儲存在土壤和植被中的“綠水”透過蒸散發和大氣過程影響其他地區的水迴圈，但是這個過程確實很重要。”湯秋鴻說。“事實上，在自然迴圈中，綠水透過大氣迴圈產生了陸地上約一半的降水。在強人類活動地區，農業擴張和森林砍伐可能破壞綠水在水迴圈中的重要作用，對水安全和糧食安全造成威脅。”

水迴圈失衡帶來的危機很早就受到學界關注。其中，最受關注的區域之一是被稱為“亞洲水塔”的青藏高原。亞洲水塔是地球上十多條主要江河和數以千計的大小湖泊的源頭，但研究人員們發現，這一區域的水資源已經出現了結構性失衡。根據中國科學院第二次青藏科考成果，“水塔”的固態水正在快速融化，液態水不斷增加。青藏高原正在變得更暖、更綠、更溼。科學家們預測，未來下游的水患風險將加劇。

“水迴圈失衡的最具代表性表現是青藏高原，受全球增暖的影響，高原氣候呈現出暖溼化的特徵，冰川加速退縮、湖泊顯著擴張、冰川徑流增加、降水極端性增強，水迴圈加強，原有的自然的穩定狀態已經被打破，”中國科學院大氣物理研究所研究員周天軍告訴《知識分子》。他提到，科學界關於植被變化對全球氣候的影響已經有許多研究工作，“但從綠水資源的角度強調其作用，從氣候變化視角來看非常新穎”。

根據世界氣象組織此前釋出的一份報告，2022年，全球50%以上的集水區就已經出現了河流流量異常的情況。也就是說，河流要麼乾旱的時間更長了，要麼流量遠高於正常。大部分情況下，前者居多。

“我對水迴圈失衡的理解是，在自然條件下全球水系統動態平衡，但現在全球水系統正在發生快速變化，水文要素變化超出了自然波動範圍，我們就認為水迴圈失衡了。比如，地下水漏斗、冰川加速消融、河流斷流、湖泊乾涸或者快速擴張、溼地萎縮等現象就是水迴圈失衡的結果。”湯秋鴻說。“另外，水文極端事件趨多增強，相當於原來不易發生的小機率事件越來越多出現，超出了自然波動範圍，這也是失衡的表現。”

除了人類活動影響，報告也確認了水迴圈失衡與氣候變暖之間的緊密聯絡。GCEW向《知識分子》表示，研究界最初將水迴圈視為氣候變化的“受害者”，但現在人們更應該理解兩者間的相互作用：一方面，根據IPCC報告，全球增溫趨勢每提高1度，大氣中的水蒸氣就會增加7%，因為氣候變暖導致蒸散量增加；另一方面，乾燥的土壤捕獲和儲存碳的能力較差，也不利於緩解氣候變化。

“因此，保持土壤水分應成為任何氣候緩解戰略的一部分。”工作組告訴《知識分子》。 “如果我們不解決水危機，不穩定水文迴圈，就無法實現緩解氣候變化的目標。當然，能源轉型仍然是基礎，但它應該伴隨著保持土壤水分的目標。”

“綠水”的流動

根據GCEW的預測，到2050年，水危機將危及全球一半以上的糧食生產，這是因為全球近30億人口和超過一半的糧食產量都位於乾旱地區或水資源總量不穩定的區域。此外，由於地下水流失，一些城市正在不斷下沉。到2050年，水危機將可能導致世界各國的GDP平均損失8%，低收入國家的損失將高達15%。

在中國北方，水危機已經十分明顯。一組資料可以直觀地表現這一失衡的情況：全國五分之四的水分佈在南方，但一半人口和三分之二的耕地卻集中在北方。

中國農業大學土地科學與技術學院教授李保國告訴《知識分子》，報告中警示的許多問題，國內研究者其實也早已注意到。他認為，水危機是威脅中國糧食安全最為緊迫的問題。

幾乎一半的陸地降雨都來自綠水，即陸地生態系統。圖源：GCEW

現在，北方的許多河流乾流常年乾涸，地下水超採嚴重。“我們國家要保證自己的糧食安全，只能是提高單方水的生產力。”李保國說。他認為，緩解當下的水危機需要更多重視水迴圈的過程，目前水利部的管理思路以藍水為主，但綠水對於糧食安全的作用需要得到更多重視。

2015年，李保國和同事黃峰曾發表一篇論文，提出探索在藍水和綠水視角下劃定“中國農業用水紅線”。文章提出，應當建立完善的測量、監督藍水與綠水使用的體系，加強以耕地土壤水為中心的農業用水和耗水管理。

“植物只能吸收土壤水，但是被人類利用調控的都是藍水，”李保國說。“對於糧食水資源緊缺的地區，比如我們北方以後核算生產力，考核指標可以不只是單位面積、土地面積的產出，而是單方水的產出，其中包括灌溉水，也要包括綠水。這是我們一直在提倡的另外一個維度的演算法，要基於綠水流進行核算。”

李保國認為，在糧食生產商提高水的生產力可以從三方面入手：除了要提高保水技術，透過滴灌、微灌等技術提高灌溉水的利用效率，也需要透過高標準的農田建設、平整土地等措施讓更多的雨水和灌溉水留在土壤裡面。此外，李保國認為，也可以透過生物技術的改良，提高作物利用水的效率。

過去，為了提高糧食產量，很多地方主要依賴於灌溉和化肥使用，但造成了大量的環境汙染。對此，中國政府也提出了節水優先原則，在西北地區大量推行滴灌、微灌等技術，提高用水效率。目前，一些北方城市也開始探索水迴圈利用系統。例如，北京透過對城鄉汙水的重新利用，減少了對地下水的採集。現在，北京對再生水的配置使用已經達到了三成以上。

根據水利部公佈的“用水賬單”，2023年全國用水總量總體穩定在6100億立方米以內。有關綠水的公開資料較為有限。李保國解釋道，這與測算綠水的複雜性有關：首先要清楚降水資源、全國糧食產量、土地利用率、灌溉水等，在保證這些資料可靠性的基礎上再做統一測算。在2015年的文章中，兩位研究者根據前15年來的用水資料，推算出到2020年中國保證糧食安全的綠水分量平均在4500億立方米左右。

湯秋鴻認為，藍水與綠水間的相互轉換和統籌管理也需要得到更多關注。他告訴《知識分子》，在學界，很早就出現了要進行“ET（蒸散發）管理”的聲音，“以耗水管理代替目前的取水管理，關鍵就是不僅要管理藍水，也要管理綠水”。

他舉例道，乾旱區的農業灌溉需要消耗大量藍水，植樹造林需要消耗綠水，增加區域總耗水量和旱區水迴圈失衡風險。與此同時，蒸散發增加也能透過水汽再迴圈一定程度上補充藍水資源。因此，如何找到一個平衡點，是許多研究者思考的問題。“這兩者不能割裂開來，要貫徹系統治理的治水之道，”湯秋鴻說。

“價值”科學

多位專家向《知識分子》提到GCEW這份報告視角獨特。“明確將水作為一種公共財富提出來，觀點非常鮮明。”周天軍說。“報告很重要的一個特點，是不再侷限於自然科學範疇，而是將水作為經濟社會的重要一環，提出了系統的綜合的解決方案。”

周天軍認為，GCEW的報告對於國內研究的另一借鑑意義在於，如何實現自然科學與社會科學和科學決策的有效銜接。他提到，從極端降水、城市內澇到沿海洪澇風險，水是當下許多氣候環境與災害問題的交叉點，解決這些日漸突出的問題需要不同學科的有效合作。“極端氣候風險的預警釋出與應對等，都需要跨學科跨部門的合作，我們需要提高科學服務於社會的理念和實踐，”周天軍說。

GCEW工作組告訴《知識分子》，GCEW是荷蘭政府在2022年為了進一步研究氣候變化經濟影響研究而成立的研究團隊，由總部位於巴黎的經濟合作與發展組織（OECD）協調傳播與溝通工作。目前，工作組正在籌備下一階段的報告，將重點考慮“可以激發新工作的研究議程”，包括綠水研究、以及改革用水政策和變革的理論，尤其是農業方面。

報告強調，穩定的水文迴圈是實現社會、經濟和環境可持續性目標的前提，並建議透過糧食系統革命、保護自然棲息地、水的再利用經濟建設、清潔能源和AI時代以及確保飲用水安全五個關鍵任務來應對水危機。報告認為，普遍存在的水價過低使得水資源緊張地區的用水被轉移到快速增長的資料中心和燃煤電廠，後者均需為耗水大戶。

“GCEW關注經濟，並且堅持認為，經濟效率、社會公平和環境可持續性應該一起實現，其中任一維度的失敗都會導致另外兩個維度的不可持續”，工作組在答覆《知識分子》的郵件中寫道。他們建議，政府應引入適當的定價和補貼，投資公共產品，比如提高水文資料的透明度，以鼓勵更可持續和公平的水資源分配，併為不同部門提供決策支援。