《自然》撰文稱其為未來水資源管理提供借鑒

　　加州的極端干旱事件應該成為水資源管理方面的一次教訓。

　　自從2012年起，美國加州一直籠罩在一百多年來最嚴重的干旱之中，氣溫不斷打破紀錄，年降雨量持續下降。該地區森林、漁業、野生動物以及區域經濟在掙扎中艱難前行。

　　加州被看作是美國的“沙拉碗”，因為當地盛產水果、蔬菜以及堅果。但2014年，該州的耕地卻不得不休耕，使其當年經濟損失達到22億美元。同時，超過1200萬株樹木死亡，這給兩棲動物、鳥和哺乳動物造成直接負面影響；溪流和濕地干涸，甚至包括虹鱒和大鱗大麻哈魚的美利堅河孵化場。此外，貧困鄉村地區有超過1.7萬人失業。

　　加州的生態系統隨著自然界復雜的天氣和水資源變化不斷演變。歷史上，該州極端干旱傾向于每百年左右出現一次，但在過去100年間，人類活動使用水量嚴重超支。自1950年起，該州人口增長和農業發展使用水量幾乎增長了兩倍。目前，加州干旱與溫室氣體排量增加導致極端天氣頻發之間是否存在關聯仍然存在爭議，但用水量的增加卻毫無疑問是導致干旱的重要原因。

　　稀缺水資源的過量使用和陳舊的管理模式讓當前干旱的影響不斷加劇。隨著用水需求量的增長，該州此前的領導人曾大興基礎設施以提高供水量。現在，加州正在接近水資源極限，很難走出困境。

　　隨著人口增長和工業發展，加州水危機已成為全世界水危機的先兆。為此，5名美國專家（加州大學爾灣分校水文遙感中心助理教授Amir AghaKouchak，爾灣分校計劃、政策和設計系教授David Feldman，科羅拉多州國家海洋與大氣管理局地球系統研究實驗室氣象學家Martin Hoerling，爾灣分校生態與進化生物學系教授Travis Huxman，加州大學戴維斯分校土木與環境工程系教授Jay Lund）近日在《自然》雜志撰文呼吁，進行更多關于城市化、溫室氣體排放、食物和能源產量以及政策和管理措施等方面的研究，以了解人類活動給水資源帶來的壓力，制定出有利于經濟繁榮和水資源系統發展的政策和管理模式。

　　歷史經驗

　　加州的發展史是不斷適應干旱氣候條件的過程。自由放牧和靠天吃飯的農業需要大量灌溉，導致該州在19世紀遭遇了一場干旱。20世紀初期，人口增長使該州大量修建水庫、運河以及水利系統網。最近的幾次干旱（1976~1977年，1988~1992年，2007~2009年）使水資源市場不斷擴大，促使加州實施嚴格的城市水資源保護規劃，比如上世紀90年代的應急抗旱水庫，為購買、銷售以及轉移水資源提供了基礎設施。其他的應急措施還包括增加地下水抽取和利用，節約水資源，更廣泛的運輸、儲存、廢水利用以及苦咸水淡化等。

　　這些創新方法在維持或提高水資源供應方面發揮了作用。今天，加州有著全世界水利工程最多、最多樣化的水資源系統，包括總長度超過2000公里的6大渡槽網和1400多個水壩。因此，盡管當前該州的干旱情況已十分嚴峻，但是城市供水系統依然運行良好、無甚大礙。

　　然而，鄉村社區和周圍環境中的問題卻令人苦惱。因為加州的土地使用歷史——過去百年來迅速城市化、濕地和澇原發展以及更密集的森林——都加重了干旱帶來的環境影響，自然棲息地的萎縮也導致了人類所需的水資源被剝奪。加州仍然缺乏土地、河流以及濕地綜合干旱管理計劃。此外，在解決上游變化如何影響流域水資源平衡方面也缺乏相應政策。

　　而日益增多的地下水汲取則使河流、溪流以及池塘的地下水位下降。導致水系分離，食物鏈被打亂。而為河流生物群提供養育及繁殖棲息地的斷斷續續的溪流，在干旱面前也極為脆弱。暖干期河流徑流量和降雪的減少則會進一步減少自然界的地下水和作為魚類棲息地的河流徑流量，并產生惡性循環。

　　氣候變化

　　在該州歷史氣候反演中，已經發現曾發生過嚴重以及長期的旱災。因此現在尚不明確，加州當前的干旱是短暫的天氣狀況，還是出現了一種“新常態”。氣候觀察和推測表明，加州的氣候正在變暖，冬季存在更多降水，降雪則有所減少。

　　未來的干旱將會伴隨著更強的熱浪和更大的火災。當水利發電量減少以及制冷不足時，氣溫升高將會增加能源需求。這樣的變化將會讓人類和自然界之間的緊張度再次上升。

　　隨著人為作用的增加，過去的干旱經驗很難直接簡單地適用于未來的干旱事件中。因此，對于氣候變暖后的世界水資源供需變化，需要進行更多研究。作者指出，當前氣候專家和水文專家過度關注于大規模干旱現象，而很少注意當地條件和影響，比如經濟產量的減少或當地地下水資源的耗損等。

　　應對措施

　　作者指出，加州必須學習適應干旱的氣候。該州需要的是前瞻性的、長期的、考慮到各個環節的干旱管理計劃，而不只是簡單的干旱應對措施。需要針對降雨量和降雪量減少進行區域政策調整，即便是降雨量整體并未下降也是如此。作為對未來日益增加的水資源需求量和氣候變化壓力的回應，需要在節約用水、節水技術創新等方面進行改革，并制定出更加靈活、基于市場的解決方案。

　　例如，澳大利亞1997~2009年間的跨千年干旱就激發了公眾認知的變化和政策的改革以及水資源供給和其他環境管理策略方面的一系列變化。城市居民減少了水資源使用量。節水技術激勵政策也減緩了長期水資源供需壓力。

　　在干旱管理、環境適應、移民、地區恢復彈力評估以及需求預測等方面，需要科學家、政策制定者和決策者的通力合作。聯邦政府和各州政府應該建立長期的研究項目，解決關鍵的科學挑戰和實現技術創新。

　　對于干旱的研究必須超越水資源的供給問題，還應該包括水資源需求、儲備設施、人類活動和氣候關聯度、對氣候變化適應情況以及相關政策和反饋意見等。這需要涵蓋更加廣泛的社會—經濟干旱的定義，以防水資源需求量超過實際可供應量。

　　其中的一個關鍵元素是在干旱監控和預警系統方面進行投資。過去數十年，干旱監控已經演化到了包括衛星觀測和先進分析軟件等高端設備，但是在季節性干旱預警方面仍存在挑戰。氣候和水文科學家應該首先考慮此類研究，以更好地支撐水資源管理，從多個層面探索干旱背后的原因、區域影響以及干旱管理等。而在水資源缺乏時期，農業范圍縮小導致的社會影響則需要更深層次的研究和計劃。

　　考慮到綜合需求增長和水資源供應量的減少會給干旱恢復帶來更大難度，政策制定者應該更新應對干旱儲備的策略。這包括在極端條件下，優化水資源需求，減少其對人類和生態系統造成的長期影響，需要考慮制定一系列行動和技術選擇方案。還應該考慮水資源政策改革，建立與水資源相關的法案保護環境，如上述跨千年旱災就是成功應對氣候變化的案例之一。

　　在對生態系統所需的水資源和瀕危物種關鍵水資源應用進行分析的基礎上，政策制定者應該制定環境水資源相關法案和干旱計劃。這應該包括針對主要河流流域和應急棲息地的應急行動措施，包括轉移繁育以及圈養繁育，從而避免讓瀕危物種滅絕。

　　水資源和環境管理工作者必須根據經濟發展的用水量，重新調整生態環境所需要的水資源供給量，為未來發展制定自適應計劃。同時還應考慮到政策改革的長期影響，以避免進一步產生負面的社會—經濟影響。工業和農業領域也應該為氣候變暖作準備，通過增加水循環和提高效率減少水資源消耗。

　　隨著氣候變暖帶來的用水量增加，當前，加州的極端干旱事件應該成為水資源管理方面的一次教訓。