绝大部分人都没有意识到我们一天要用掉多少水。我们每天喝的水平均不会超过1.5加仑(约5.68升),加上洗洗涮涮和冲厕所,我们用掉的水大约是每人40加仑(约151.4升)。在一些国家,由于郊区的草坪地下灌溉系统、游泳池以及各式各样的户外用途,用水量可能要再翻一番。一般来说,我们人均每天的用水量,在澳大利亚郊区是90加仑左右,在美国则大约是100加仑。当然也有例外,美国佛罗里达州奥兰治县的一个郊区家庭,有一年交纳了410万加仑(约15520立方米)的水费,相当于一天10400加仑(约39.4立方米),谁也不知道他们是怎么用掉这么多水的。
我们都可以做到在家里节约用水。尽管用淋浴取代浴盆、刷牙时关掉水龙头都值得称道,但千万不要认为我们日常的家庭用水导致了江河的干涸。生产那些装点我们家庭的用品要消耗一定数量的水,但这也不是(导致江河枯竭的)真正原因。只有把生产我们的日常饮食所需的水全都计算在内时,用水量的数字才开始猛增。
如果你能将这些数字在脑海中过上几遍,绝对吓你一大跳:种出一磅(约0.4636千克)大米需要250-650加仑水,这比许多家庭一周用掉的水还多,这仅仅是一小包大米啊!接着来看其他数字。种出一磅小麦要用掉130加仑水,一磅土豆需要65加仑水。当你为了生产肉、奶等畜牧产品而用谷物饲养牲畜时,这个数字变得更加令人震惊。为了制作一个四分之一磅的牛肉汉堡,饲养肉牛所需的饲料需要3000加仑水;为了从奶牛的乳房中挤出一夸脱牛奶,需要500-1000加仑水;至于奶酪,大约要650加仑水才能生产一磅切达干酪、布里干酪或者卡门培尔软干酪。
从这个意义上讲,如果你认为你的购物车正在变得过于沉重,或许应该将一盒一磅重的糖放回货架,生产它需要400加仑(约1514升)水;而生产那罐一磅重的咖啡会让这个数字更加惊人--2650加仑水,也就是10吨水。你能想象一下将10吨水从商店扛回家是个什么情景吗?
如果将这些数据转换成一份份食物,你会发现一份米饭需要25加仑水,一个三明治面包或一份吐司需要40加仑水,一个双蛋煎蛋卷或者一份什锦色拉需要130加仑水,一杯牛奶需要265加仑水,一份冰激凌需要400加仑水,一份猪排需要530加仑水,一个汉堡需要800加仑水,一小份牛排需要1320加仑水。如果你爱吃甜食,情况就更糟了。你放进咖啡中的每一茶匙糖,需要50杯水来生产,这已经不少了,但还比不上生产咖啡本身所需的37加仑(相当于592杯)水。你喜欢喝酒吗?宴会上的一杯葡萄酒或啤酒需要66加仑水,而一杯白兰地需要530加仑水!
我们习惯于通过详细的技术指标了解食品中的营养含量,现在或许到了我们关注需要多少水才能生产和加工这些食品的时候了。随着世界上的江河正在逐渐干涸,这一点事关重大。
我们来计算一下,就拿一个大口吃肉、大碗喝酒、大杯喝牛奶的西方人来说,每天消耗的水是自身体重的100倍。毫无疑问,现在是行动起来宣传“节约用水”这条真理的时候了,但不要买那些在因特网上四处打广告、印着“节约用水,与友共浴”这样口号的棉质T恤衫。这个口号固然很好,但生产用来制作这件T恤的9盎司棉花需要大约25浴缸的水,这让那些湿衫比赛看起来有另外一层含义。
我们来作一次年终统计。一年中,一个人大概只喝265加仑水,相当于1吨或1.3立方码。家中的各种用水全部加起来,大约用了50~100吨水。但为了提供一个人一年的吃穿而种的庄稼所需的水,则在1500~2000吨之间,大概能装满多半个奥运会标准游泳池。
这些水都来自何处呢?在英格兰,多数当地出产的庄稼是靠雨水灌溉的,因此至少水还算便宜。但请记住一点:英国消费的许多食品,以及所有的棉花都是进口的。而种植庄稼的水是从河流或地下抽取上来的,就像世界大部分地方一样,水越来越珍贵。灌溉田地的水越多,其他人可用的水就越少,河流和地下水也会随之枯竭。河流水位降低后,很可能根本无法提供庄稼生长所需的水。
水在西方国家和世界其他地方往返的“足迹”应该成为一个严肃的话题。不论何时,当你购买一件用巴基斯坦棉花生产的T恤衫、吃泰国大米、喝中美洲咖啡时,你在影响这些地区的水文状况。因为你获取了印度河、湄公河或哥斯达黎加降雨中一定份额的水,你可能正在加速河流的枯竭。
经济学家将与种植和制造全球贸易产品有关的水称为“虚拟水”。以这个术语来计算,进口的每吨小麦也同时带来了种植这些小麦所需的上千吨“虚拟水”。全球虚拟水的贸易据估计达每年8亿英亩呎(约9867亿立方米)之多,相当于20条尼罗河的流量。其中三分之二存在于各种农作物中,包括谷物、植物油、蔗糖甚至棉花;四分之一存在于肉和奶制品中;只有十分之一存在于工业制品中。这意味着所有用于种植农作物的水中,有十分之一进入了国际虚拟水贸易。这项贸易中“转移的水的数量和距离超出了水利工程师们最大胆的想象”,说这话的是伦敦东方及非洲研究所的托尼·艾伦,正是他发明了“虚拟水”这一术语。
虚拟水的最大净出口国是美国,它将从自然环境中获取的三分之一的水出口到其他地区,主要是通过谷物,包括直接以及间接通过肉类的方式。通过种植用于出口的谷物,美国正在用干重要的地下水资源储备,尤其是位于高地平原地下的地下水资源;而通过牛肉出口,美国也令人吃惊地出口了8000万英亩呎(约986.7亿立方米)的虚拟水。其他虚拟水的主要出口国有加拿大(谷物)、澳大利亚(棉花和糖)、阿根廷(牛肉)以及泰国(稻米)。
虚拟水的主要进口者包括日本和欧盟。这些国家并不缺水,因此这就带来了道德方面的问题,是否要对他们的这种行为加以限制。但对其他进口国来说,虚拟水却是一条重要的生命线。如果没有虚拟水的进口,伊朗、埃及和阿尔及利亚就会面临饥饿;水资源同样紧缺的约旦,通过食物的形式进口了80%~90%所需的水。艾伦说:“许多年以前中东的水就用完了,这是世界历史中第一个落到如此下场的主要区域。”他估计每年通过进口虚拟水的方式流人中东地区的水,比流入尼罗河的还要多。
在许多国家通过进口虚拟水来缓解自身水资源短缺问题的同时,有的国家却由于出口虚拟水而使自身面临的问题进一步恶化。以色列和干旱的西班牙南部地区都通过番茄在出口水,埃塞俄比亚则是通过咖啡。墨西哥出口虚拟水的行为正使其最大的水体查帕拉湖干涸,而该湖是墨西哥第二大城市瓜达拉哈拉的主要水源。
许多棉花种植国家为这种违反常理的水资源贸易提供了生动的例证。棉花在阳光终年照射的炎热地区(如沙漠)长势最好,那些以前的欧洲殖民地或托管领地,如埃及、苏丹和巴基斯坦如今仍然在抽取尼罗河和印度河的河水来种植棉花,这与当年这些地区在英国统治时期供应英国兰开夏郡的棉纺厂时别无二致。当俄罗斯把中亚地区的沙漠变成大片的棉花种植园时,它也给咸海的毁灭播下了种子。在过去的半个世纪里,不断干涸的咸海所流失的绝大部分水,实际上都是通过虚拟水的形式,在持续为苏联提供衣物的过程中输出了。
一些分析家认为,从全球范围来看,虚拟水的贸易显著减少了对种植农作物用水的总需求。他们认为,这可以使得农场主在对水需求较少的地区种植农作物。但这主要是因为虚拟水贸易中最主要的部分是从美国和加拿大这样的温带地区,向热带地区出口小麦、玉米,这些农作物在热带地区需要更多水。但对于其他许多农副产品,如棉花和糖,虚拟水的贸易对出口方来说是桩糟糕的买卖。
为了种植棉花,巴基斯坦一年消耗掉4000万英亩呎(约493.4亿立方米)印度河河水,这几乎是印度河流量的三分之一,足以让任何水都流不进阿拉伯海。这意味着什么呢?美国抽干高地平原的地下水,以过度供应全球谷物市场,这算是什么逻辑?不管全球虚拟水贸易究竟有什么好处,这一行为是地球上大多数棘手的水资源危机的关键所在。
昔日的河流哪去了
曾经浩浩荡荡的格兰德河,如今成了一条缓慢流淌的土褐色的细流,中央的河道常常在季节完全干涸。所有的水都被城市和上游的农民用掉了。这条河从20世纪50年代起就开始消失。普拉西迪奥上游200英里内根本没有真正的河床,人们称它为“被遗忘的河流”。
依照法律,比绍普的耕地有权每年从河流中抽取8000英亩呎(约988万立方米)水,这足以在他的耕地上形成3英尺深的积水,他想种什么就能种什么。但近年来,他只能获得应抽水量的四分之一,而即使他得到了水,“水的含盐量太高,只能种种紫花苜蓿,其他什么也种不成”。如今连这些也都成了纸上谈兵。由于产量极低,农场破产了,比绍普将部分土地租给佃户,但其中绝大部分土地这些日子都闲置着。土地慢慢退化成荒漠,而比绍普却一筹莫展,整天不停地喝着咖啡。
这正是普拉西迪奥的缩影。这里曾经是一个大粮仓,以前有成千上万的墨西哥雇工在此收获庄稼,仅比绍普的农场就曾经雇佣了上千人。但如今这一切都结束了,该镇永久居民的失业率将近40%,唯一赚钱的行业是沙漠观光旅游。沿公路驱车几英里,有一个老银矿,如今被改造成“鬼镇”;而位于希伯洛溪畔的一座堡垒如今成为面向高端消费者的度假区,滚石乐队的贾格尔曾在这里待过几天。比绍普说,吸引游客成了这里的主业。
格兰德河是北美第五长河,在世界上也可以排在前二十位。它的干流蜿蜒近2000英里,从科罗拉多落基山脉的雪原,经新墨西哥和得克萨斯,直到墨西哥湾,其流量占到美国大陆的十分之一,墨西哥的五分之二还多。人类对格兰德河的开发利用集中体现在位于得克萨斯州埃尔帕索上游的象山水库。这座水库建于1915年,它永远改变了这条河流。这条桀骜不驯的河流曾经冲毁过许多村庄,一度淹没了阿布奎基的市中心,如今被加以整治,河水被用于灌溉。
今天,象山水库以及位于其下游的姊妹水库卡巴洛水库,将所有的河水都提供给埃尔帕索及附近的农民。格兰德河的下游有两条支流交汇,分别是源自得克萨斯的佩科斯河和墨西哥的康查斯河,后者在比绍普农场附近的普拉西迪奥汇人干流。但这些新汇人的河水也未能幸免于难,它们很快就被引入水库,为下游的农场供水。该地区有超过900万人靠格兰德河水为生,而农民占了其中的大头,因为五分之四的河水被用于农业灌溉,主要是用于种植世界上最耗水的两种庄稼:棉花和紫花苜蓿。在这个过程中,水的浪费是惊人的,只有40%的水真的用来灌溉庄稼,炎炎烈日下的蒸发每年使水库失去6英尺多深的水,仅象山水库就达24.5万英亩呎(约3亿立方米)。
通常还有些涓涓细流最终能够流人大海。但从20世纪90年代中期开始,近十年间该流域连年干旱,流量创历史新低。2001年2月8日,卡梅伦县政府官员托尼·雷森格在博卡齐卡三角洲拍下了一张格兰德河河口的照片,上面显示河流已经断流,这一点都不足为怪。一道325英尺宽的拦门沙,将格兰德河同墨西哥湾完全隔开。在夏季的洪水将其冲走之前,拦门沙存续了5个月之久。其后两年的大部分时间里,它又再次出现。现在你可以开车沿着海滩从美国开到墨西哥。尽管2004年的几场暴风雨使水位有所上升,但所有人都明白格兰德河确实遇到了大麻烦。
埃尔帕索市有个卡米日尔国家纪念地。这个纪念地是为了纪念确定埃尔帕索同其墨西哥姊妹城市华雷斯之间边界的条约而建立的,而确定边界的方法就是使蜿蜒的河流通过一条一成不变的混凝土河渠。这种强制的改变彰显了这条河流在地理上的重要意义,但这是对河流极不尊重的做法。如今,从纪念地这儿实际上已经看不到这条河了,它被一道用来阻止墨西哥非法移民的高高的连环围墙挡住了。只有走到丑陋的、重兵把守的界桥上你才能看到它--在宽宽的水泥河道中,有一条散发着臭味的细流,两边是6车道的高速公路和一个临时集装箱堆场。我看到的水流是如此细小,仿佛向上游吹拂的风就能将其吹回遥远的科罗拉多源头。
埃尔帕索市陷入了严重的水利麻烦。由于流经城市镇的河流实际上都是干涸的,上游水库也几乎没有满过,《埃尔帕索时报》经常提醒人们哪天可以使用公用水浇草坪,哪天不行。人心惶惶的郊区居民在维修一些老井,希望能从他们的土地下面获取一些私人用水。在那些缺少统一规划和政府服务的贫民区,通常是墨西哥人偷渡过河后聚居的地方,成千上万的人生活在压根没有管道供水的环境里。这在美国是令人震惊的,即使是沙漠地区也没有出现这种情况。
边界那边的华雷斯市情况更糟。人们实在是太缺水了,以至于排放的污水和含盐的地下水成了主要水源。在这里有一个全新的污水处理厂,该厂处理全市半数的污水,并将处理过的水送至25英里外的下游浇灌农田。在艾娜普拉贫民区,华雷斯市的条件最差的地方之一,我们会听到流动工人表达着他的喜悦:如今他在街边就能接到新建的盐碱水淡化厂供应的水。水终于够用了,小女儿也可以在洗衣盆中玩水了!
在艾尔帕索和华雷斯下游,“被遗忘的河流”更加名副其实了。一道细细的污水在流向普拉西迪奥的途中,消失在偏远的灌木丛中。一种叫做盐雪松的植物已经侵占了河道,吸干了河道中仅剩的几滴水。盐雪松,也被称作柽柳,是一种长得难看而又极其坚韧的灌木,它耐火耐旱,耐水淹和沙漠高温,一株盐雪松一天就能吸收超过265加仑(约1立方米)的水。
从水文学意义上讲,格兰德河在这儿就断流了。它从科罗拉多的雪山中奔流而下,曾经在阿布奎基市肆虐,如今消失在盐雪松和含盐的小水坑中。而流经河渠的水来自墨西哥。回到普拉西迪奥,站在泰瑞·比绍普土地的堤岸上,你可以看到向北流淌的康查斯河水注入格兰德河那干涸的河床。实际上,普拉西迪奥下游的格兰德河就等于是康查斯河了。
从普拉西迪奥往下,格兰德河在大本德国家公园壮丽的峡谷中蜿蜒而行,但水流既小又浑浊。“如今这里的水量只是历史上正常水量的六分之一,”有人说该河五十多年来首次在公园内断流。污浊的水塘蒸发干了,剩下满是砂砾的河床和成百上千的死鲶鱼。由于缺乏食物,一群群黑熊开始向墨西哥回迁;边境巡逻队开着吉普车在河床中奔驰,追赶着非法入境的墨西哥劳工。这些人被称为“湿背人”,但如今他们轻松地穿过边界,连脚都不会湿。
人们为了这条河流,签订了好几条条约。而1944年签订的重要协议确实对单方面有利,那时墨西哥北部比现在人烟要稀少得多。因为在半个多世纪前,条约还可以依靠降雨来保障,而如今连年干旱要了墨西哥农民的命。条约规定,格兰德河的6条墨西哥支流(其中最大的是康查斯河)中三分之一的水量要分配给美国。更糟糕的是,不管这些支流的水量有多少,也不管墨西哥北部沙漠中的降雨量是多少,墨西哥方面提供的水量要按五年平均值来计算,每年至少向美国提供35万英亩呎(约4.3亿立方米)的水。美国可以随心所欲地在埃尔帕索抽干格兰德河,但不管水位多么低,墨西哥必须按条约规定的配额向美国供水。
无论从哪方面来看,这个条约都是一纸空文。干旱和本国农民的需求,使墨西哥在2003年之前拖欠了四年多的水债。2004年初,边界南侧的几场及时雨使问题有所缓解,墨西哥将其所欠的水债减少到了三年。但2004年底,得克萨斯农民再起事端,他们为过去十年的庄稼损失要求10亿美元的赔偿金。“我们想做好邻居,但当你赔钱的时候,很难做到这一点,”柑橘种植者吉米,斯泰丁格说,他估计仅他个人就损失了25万美元。欠债还钱是天经地义的事情,水债也不例外。
在欧洲人到来之前的漫长岁月中,土著美洲人在康查斯河畔沿河而居,捕猎聚居在河边的动物。早期的西班牙探险家也正是沿康查斯河北上,进入得克萨斯和新墨西哥的。一个世纪前,奥吉纳佳是潘科·比利亚领导的墨西哥革命的总部。
在整整一代人的时间里,借助于从康查斯河取水,奥吉纳佳灌区成为当地繁荣昌盛的源泉。这一区域的面积约2.2万英亩,在奇瓦瓦沙漠中种植棉花和玉米。但如今这里同普拉西迪奥一样,农业已经日薄西山。在灌溉区,五、六十年前水渠刚刚建成时水流及其充足。但现在绝大多数水渠已经干涸,紧闭的水闸锈迹斑斑,四分之三的土地处于撂荒状态,野草丛生。镇上的人口减少了四分之一,年轻人北上去了美国,老年人也只能凑合度日。
墨西哥北部长期以来一直沉溺在白日梦中。在过去30年中,人们从各地蜂拥而来,种植耗水量高的庄稼。在修水渠前,这里有一套传统的灌溉系统,在河上筑一些用树枝做的小坝。这灌溉系统是很有效果的,用水少,但受益的面积大。当时人们种洋葱、香瓜、玉米供应当地市场,后来他们建坝挖渠,引水来种棉花,破坏了原有的植被和土壤,农田变成了盐碱地,后来水也被用干了。从前人们拥有良好的灌溉系统和土地,但现在人们却在制造沙漠。
湿地哪里去了
湿地面积占陆地面积6%,地球的湿地如同人一样,它是具有生命的。湿地、森林、海洋并称为全球三大生态系统,具有维护生态安全、保护生物多样性等功能,所以人们把湿地称之为“地球的肾脏”。虽然地球上的湿地如此的重要,但是人类对湿地重要性的认识比较滞后。
湿地包括沼泽、泥炭地、湿草甸、湖泊、河流、滞蓄洪区、河口三角洲、滩涂、水库、池塘、水稻田以及低潮时水深浅于6m的海域地带等。
印度前总理甘地曾经说过,世界上的东西足以满足每一人,但不能够满足每一个人的贪念。湿地遍布于全世界,具有多种类型,是一个特殊的生态系统,它处在海洋与陆地的连接处,处在淡水与森林、草原、荒漠的连接处,它在整个地球生态系统中起着关键性的作用。特别是湿地在净化水质、控制洪水、调节地下水、稳固海岸防止侵蚀等方面的作用是其它生态系统难以相比的。然而,尽管湿地有着如此多的功能和价值,但毕竟不是所有的人都能够认识到,更多的人一直将湿地视为荒地,是开发的对象。多少年来,人类的生存没有离开过湿地,人类对湿地的干扰活动也从未停止过,而且是越来越严重,结果导致了湿地生态系统遭到破坏,湿地环境发生改变,一些湿地快速消失,人类从湿地中获得的惠益也大大降低,取而代之的是灾害频繁,生态退化。人类对湿地的干扰破坏主要有以下几个方面。
(1)人口增加必定使环境压力增加。
(2)资源过度利用,不仅直接导致湿地动物资源减少,还破坏了湿地环境。过度放牧也会破坏湿地植被和环境。
(3)湿地围垦和开垦。开发荒地后使水禽栖息地减少,围垦不仅缩小了湿地也使植被群落结构变化、生物量减少、水情发生变化、鱼类产卵场和育肥场遭到破坏,大批湿地生物被毁灭。土地利用不当导致的土壤侵蚀使河流和湿地大量淤积,面积减少,蓄水滞洪功能减弱。
(4)环境污染对湿地的威胁正随着工业化进程而迅速增大。例如,工业废水、工业污水、农药污染、油类污染等。
(5)水利工程建设。防洪、灌溉等水利工程减少了湿地水量和面积,尤其是有效栖息地面积,导致湿地岛屿化,阻碍了鱼类洄游路线和湿地与河流之间的正常物质交换,改变了湿地动植物种类组成,使生物多样性减少。干旱、半干旱地区的大多数湿地水源来自上游湿润地区的径流甚至是不常见的洪水。近些年来为了获得近期利益而使上游的工业和绿洲农牧业截留用水不断增加,导致下游湿地逐渐干枯和水质变坏。
(6)气候干旱化是西北干旱地区大量湿地逐渐消失的原因。
(7)海岸侵蚀使滩涂湿地不断损失。
(8)城市化、旅游业和道路建设。在城市规划建设中对保护湿地不够重视,片面地进行开发建设,甚至填湖造地。盲目地发展旅游业和道路建设会破坏湿地环境,造成湿地破碎化和岛屿化,改变湿地作为珍禽栖息地的功能。
危害我国湿地的因素很多,其中最重要的是人口和经济增长带来的过度开发利用及环境污染,使湿地数量及其效益处于严重下降的威胁之中。湿地生态系统的破坏在许多情况下是不可逆转的,即使经过治理使其恢复也要经过相当长的时间,要付出巨大的代价。如果只为眼前利益和局部利益而使湿地及其资源遭到破坏,受到的损失和遭到的报复一定是残酷的,甚至这种报复会殃及子孙后代。
因此,采取各种有力措施,保护有限的湿地及其资源,使之达到可持续利用,加强湿地生态系统和湿地合理保护利用,提高湿地保护意识,加强湿地保护立法工作和执法力度是一件非常重要的大事。
人类为了满足某些需求,如人口增加需扩大耕地,扩展城市,发展工业、旅游、交通等,砍伐森林、开垦湿地,以求得暂时的发展。全世界开垦的湿地和改变用途而破坏了的湿地有多少,目前还难以统计,但由于开垦湿地或改变用途所引发的一系列生态恶果比比皆是。如我国云南省的滇池,50年代末开始了围湖造田活动,当时只是零星小片的围垦和蚕食一些湖湾、浅滩以及与湖体有沟渠联系的鱼塘。70年代前后,则开始了大规模的围垦,不仅大片湖面被围垦,就连一些草茂鱼肥的鱼塘也被排干水辟为农田。据不完全统计,当时围垦的面积达2180公顷,滇池水面减少了21.8平方公里。围湖造田对滇池生态环境产生了严重的影响,近二三十年来滇池水面逐年缩小,湖盆变浅,容积减少,三分之二的水域变为陆地,水生生物栖息繁殖的场所被破坏。与此同时,增加了滇池水体污染的负荷,水质恶化,成了全国闻名的污染严重的湖。
建造水库、大坝、灌溉系统以及在沿海建筑海岸防护堤等,是人类最多最频繁的对湿地干扰的活动。这类活动中断和改变了对湿地的供水,其结果是由于水的断流,湿地消失或功能发生变化。我国黄河--这条母亲河,由于上游大量地用水,建造水库,修建灌渠,致使中华民族这条母亲河的下游地段无水供应,黄河出现了断流,断流河段达300多公里,断流天数在120多天。预计到2000年,黄河可能全年断流,成为世界上最大的内陆河。
大量的污染物、沉积物是对湿地破坏的又一个重要的因素。工业的发展,农业化肥、农药大量使用,使得我们这个星球上的污染物质越来越多,而绝大部分的污染物最终都要进入湿地,由此产生严重的生态后果。我国的淮河、辽河、海河、太湖、巢湖、滇池的污染已经影响到人的生存,国家不得不投巨资进行治理。沉积物是对湿地破坏的又一祸手。拿内蒙古的乌梁素海来说,它是靠河套灌区的灌溉水来补充水源。含有大量泥沙等沉积物的灌溉水进入乌梁素海后,泥沙等沉积物沉淀,致使湖水变浅,大量的水生植物迅速生长,占据湖面,原本开阔的湖面,现逐步被苇荡所替代,照此下去湖泊将会慢慢地变为沼泽、草地。
就世界而言,人类对湿地的干扰活动胜过对任何其它生态系统。目前在亚洲的湿地至少有50%遭到中等程度或严重程度的危害,而在马来西亚危害的范围达到86%,在孟加拉国达到82%。在欧洲,天然湿地已所剩无几,截止80年代初,英国和荷兰的湿地有60%被排干,目前只剩下不到4%的低地和沼泽未受破坏。全欧洲现存的318处湿地,只有58处尚处在未被危害的自然状态。在斯堪的那维亚和北美的几千个湖泊和池塘,由于酸雨的影响,湖、塘内的生命遭到破坏。在世界范围内,海湾、盐沼、红树林遭受的破坏更为严重。在泰国,有22%的红树林消失,剩余的也没有-处没受到干扰。
在我国,近几十年来,湿地同其它生态系统一样也遭到了严重的干扰和破坏。我国海岸湿地被围垦的面积达700多万公顷,大面积的红树林遭到破坏,从50年代的5万公顷,降到现在的2万公顷。我国的淡水湿地,由于兴建水利工程、电力工程以及围湖造田等活动,大面积的湿地消失,一些湿地变为农田。仅湖北、湖南、安徽、江西四省初步统计,围垦的湿地面积为1700万亩。湖北号称“千湖之省”,目前的湖泊也只有326个,湖面由83.3万公顷减少到23.7万公顷。湿地的缩小,不仅改变了水生生物的生存环境,同时也对一些重要的经济鱼类的洄游设置了障碍。此外,湿地调节洪水的能力也大大降低。
湿地的改变给野生动物的生存带来了厄运。在美国的东南部,由于贮水灌溉和河流的网道化,使40~50%的淡水蜗牛正在灭绝或受到威胁。马来西亚原有的266种鱼,在最近的一次调查中,只发现了不到一半。我国长江中段四大家鱼的数量也在减少,中华鲟产卵通道受阻,生存受到严重威胁。麋鹿(四不象)原本产于我国,它的栖息环境需要湿地、草地。历史上环境的改变,城镇、农田代替了原有的生境,加之猎捕,糜鹿在我国绝迹。现在,我国的糜鹿是从海外引进的。
多年以来,由于在全球范围内对湿地的破坏,引发了许多恶果,人类也遭到了自然界的无情报复,至此人类对湿地有了深刻地认识,国际社会和许多国家开始行动起来,采取多种措施来保护现存的湿地。
有位学者曾经说过这样一句话:当世界最终懂得她面临着或者联合起来,或者毁灭自我的时候,当世界由于主权国家取得一致方面的进步过于缓慢而感到难以忍耐的时候,我们就会走向“自然保护国际”。我们地球上的人类已经在努力,在朝着这方面发展。
别让沙漠吞噬了我们的家园
沙漠化是沙质荒漠化的简称,指在干旱、半干旱和部分亚湿润干旱地区的沙质地表条件下,由于气候干旱化、人为因素和自然条件的影响,出现了以风沙活动为主要标志,并逐步形成风蚀、风积地貌景观的土地退化过程,使固定沙丘转变为活动沙丘、植被退化、土壤肥力减低,最终导致出现类似沙漠景观的生态环境变化。
地理地貌类型、极少的降水、极端的干旱气候是形成中国沙漠化的罪魁祸首,而不合理的人类活动只是加剧和加速了沙漠化形成的过程。中国北方的沙漠早在1.1亿年以前就已经形成,比较年轻的塔克拉玛干沙漠也已有200多万年的历史了。在被“风吹成的黄土高原”,现今广大丘陵、沟壑区覆盖的数十米至数百米厚的黄土,也是在200多万年前第四纪亚冰期干燥寒冷气象条件下,由发源于西伯利亚冷高压的强大冬季风,从中亚、蒙古高原和新疆等地戈壁、沙漠中携带来的粉砂沉积而成。其中,兰州市西津村探测的黄土厚度达409.93m,是目前世界上最厚的黄土层。大约到了间冰期,黄土高原沙黄土带植被生态,已经逐渐变为半干旱草原;典型黄土带北部变成温暖半湿润森林草原,其南部变成湿润气候,呈现郁郁苍苍的森林景观。
目前,全球土地沙漠化的情况依然严重,每年有240亿t的地表土流失。沙漠化使全球10亿人口的生存条件受到严重威胁,1.35亿人流离失所,每年有1200万人因缺水或饮用污水致死。非洲是沙漠化的重灾区,已有10亿多hm2土地沙化,占其干旱土地的73%,并形成了“贫穷加剧沙漠化,沙漠化又加剧了贫穷”的恶性循环。沙漠化还引起饥荒、社会动荡、政治和武装冲突,加重生态不平衡,导致全球气候异常、生物物种减少。沙漠化不断吞噬人类赖以生存的地表土壤,给人类和许多物种带来严重的生存威胁。据“联合国环境规划署”计算,治理全球沙漠化需要20年的奋斗,每年要花费100亿至220亿美元才能奏效。
据统计,中国沙漠化土地面积达168.9万km2.占国土总面积的17.6%。主要分布在新疆、内蒙古、西藏、青海、甘肃、河北、宁夏、陕西、山西等18个省(区、市)的471个县(旗、市)。而且其面积每年还在以2500km2的速度扩大。土地沙漠化每年给中国造成的经济损失约65亿元,严重威胁着4亿人口的生活。20世纪50年代至70年代,中国沙漠化土地平均每年以1560km2的速度扩大。大家所熟悉的《敕勒川》中“天苍苍,野茫茫,风吹草低见牛羊”的诗情画意,也开始从大家的眼前逐渐消失。进入20世纪80年代,随着全球气候变暖,气温升高,降水减少,干旱频率增大,使中国沙漠化土地平均每年以2100km2的速度在扩大。
根据1991年国务院批复的《1991-2000年全国治沙工程规划要点》,全国防沙治沙工程建设以西北、华北和东北西部为主线,以保护、扩大林草植被为中心,以科技示范为支撑,按照“以防为主、防治结合,适度开发、综合治理,统一规划、分步实施,先易后难、循序渐进,全面防护、突出重点,稳步推进、协调发展”的原则,依靠沙区广大干部群众,动员全社会的力量,经过几年不懈努力,生态环境保护和建设工程取得了很大成绩。
据统计,中国从1998年至2000年6月,累计植树造林86万hm2,封育治理17万hm2,治理水土流失面积2.6万km2,治理荒漠化土地7500km2,治理退化、沙化、碱化草地26万hm2。俗话说“寸草能遮百丈风”。风小了,沙的流动性也小了,沙丘就不会移动了。所以,大规模栽种沙生植物,是治沙的根本办法。如今陕西榆林地区与20世纪50年代相比,林草覆被率由1.8%提高到38.9%,沙丘高度平均降低了30%~50%,沙丘年前移速度从5~7.7m降到目前的1.68m,每年流入黄河的泥沙减少了一半以上;通过治沙和对沙区资源开展综合开发,粮食总产较20世纪50年代初增产6倍,以畜牧业为龙头的毛纺、皮革和皮毛肉等年产值达到2.8亿元,有10万多户60多万人在沙漠腹地新辟绿洲,重建家园。同样,内蒙古赤峰市综合治理开发沙地14.6hm2,使森林覆盖率由解放前的5%提高到现在的21.6%,与20世纪60年代相比,无霜期延长了5.3d,平均风速降低了0.52m.s/-1,沙尘暴天数下降了60%;目前已经具备了年产粮食25亿kg和饲养1000万头大牲畜的农牧业综合生产能力,是建国初期的10倍以上。
多年来,中国的沙漠化综合治理工作也得到了国际社会的大力支持。亚洲开发银行官员在“21世纪论坛--绿色与环保2001年会议”上表示,亚行、全球环境基金及其国际和双边捐助者将在未来5年内向中国提供8亿多美元,帮助中国治理西部地区的土地退化。亚行环境与社会发展局局长罗夫·泽留斯说,从20世纪90年代开始,亚行总共提供了23亿多美元贷款和6200万美元的技术援助赠款,援助中国改善生态环境。我们相信,在国际社会的大力支持下,随着中国西部地区退耕还林草等改善生态环境工作的进一步深入,一个山川秀美、生态环境良好的新西部必将展现在世人面前。
全球水资源开发利用状况
人类对水资源的开发利用的认识经历了一个漫长的历史时期。在古代社会努力适应水环境变化,力图达到趋利避害、增利减害的目的;在近代社会为了兴利除害,追求对水资源进行多目标开发;在现代社会,对水资源的利用进入了密切协调社会与自然关系的阶段,更加注意社会、经济效益和生态平衡,以期获得最大的综合效益。
在过去的300年中,人类用水量增加了35倍多,尤其是在近几十年里,取水量每年递增4%~8%,发展中国家增加幅度最大,而工业化国家的用水状况趋于稳定。由于世界各地人口、社会经济发展及水资源数量的差异性,人均年用水量地区性差别较大,发达地区(如北美)的人均年用水总量高达1700~1800m3,是发展中地区和工农业落后地区(如亚洲、非洲)的3~8倍。
1980年的统计结果表明,全球水资源的利用量总体上为0.324×104km3,其中69.5%用于农业,14.9%用于工业,14.6%为居民用水,剩余1.0%为生态环境。世界各地用水量差异极大,在工业发达的欧洲,用水量有近54%用于工业,而在亚洲和非洲地区,农业用水量占总用水量的80%以上,主要用于农田灌溉。20世纪90年代以来,发展中国家工业用水量、生活用水量在不断增加,但对全球水资源利用量的影响十分有限,全球水资源与工、农业和生活中的分配比例的大的框架仍没有较大的改变。
(1)农业用水
农业用水一直占全部用水量2/3以上。不同自然条件、不同作物组成、不同的灌溉方式,用水量的差别十分显著。随着灌溉面积的增加,用水量大幅度增加。而灌溉方式的改变,在一定程度上降低了农田灌溉水量。相比较而言,传统的灌溉方式--漫灌和畦灌,灌溉用水量一般在7500m3/hm2,喷灌和滴灌仅为3000m3/hm2,可降低灌溉用水量60%左右。20世纪70年代以来,在发达国家,如日本、美国等,集约高效农业的发展,节水灌溉措施的加强与节水灌溉技术的应用,使得农业产量增加而用水量基本稳定。20世纪80年代以来,以色列在农业灌溉普遍采用计算机自动控制的滴灌与喷灌技术,农业用水减少了30%。并将全国70%的废水处理后用于灌溉,大大提高水资源的利用效率。
(2)工业用水
工业用水是全球水资源利用的一个重要组成部分。工业用水取水量约为全球总取水量的1/4左右。工业用水的组成是十分复杂的,用水量的多少取决于各类工业的生产方式、用水管理、设备水平和自然条件等,同时取决于各国的工业化水平。
20世纪50~80年代初,发达国家工业生产的迅猛发展,使得工业用水量经历一段快速增长的过程。工业用水比例由8%迅速提高到占总用水量的28%左右。随着工业结构调整、工艺技术的进步、工业节水水平的提高,发达国家的工业用水量增长逐渐放缓,达到零增长,甚至出现负增长。日本工业用水量从60年代中期至70年代初以每年44%的速率猛增。70年代中期趋于稳定。70年代初至80年代末,工业产值大幅度增长,淡水使用量却稳定变化,新鲜淡水补给量在逐年下降后,80年代初呈现零增长状态。而工业用水回收利用率持续提高。
发展中国家由于工业基础相对较为薄弱,工业经济发展水平低下,用于工业的水量占总用水量的比例偏低,大多不到10%。工业用水的增长仍具有一定的空间。用水浪费仍是发展中国家不可忽视的重要问题。
(3)生活用水
居民生活用水是随着人口的增加和生活水平的提高而增加。尤其是生活水平的提高对水资源的数量和质量均具有较高的要求。总体说来,全球的生活用水量仅占全球总用水量的8%左右。对用水总量零增长趋势影响不大。
能否驾驭水循环
地球是个充满水的星球,拥有1100万亿英亩呎水,这是一个令人难以想象的数字,但其中97%是我们不能饮用的海水,除了极个别情况外,由于成本太高我们也不值得将其大量淡化。正如英国诗人柯勒律治在《古舟子咏》中所写的那样,“水,四处是水,却一滴都不能喝。”地表上和接近表面处现存的28万亿英亩呎淡水,三分之二被固定在冰帽和冰河中,仅有三分之一、大约为9.7万亿英亩呎是以液态存在,而其中大部分存在于岩石的缝隙中。这些被称作浅层地下水的水资源,其可采性与可饮用性差别巨大,但毕竟水就在我们脚下。
地球上仅有1620亿英亩呎的液态淡水存在于地表之上,其中最大的一部分约710亿英亩呎是湖泊,另外有710亿英亩呎存在于土壤和永久冻土层中,道究竟有多少水是我们可以持续利用的,静态数字远远不够,水循环才是衡量这些运动的首要和关键维度。
拿浅层地下水来说,粗看起来它应该很容易成为我们的首选水源。的确,这部分水资源的数量大、可靠、可触及,随时都可被抽到地表上。在现有技术条件下,已探明的水资源储量大概有十分之一是可提取的,挖口井就行。但众所周知,井会干涸。如果得不到补充的话,抽取一处浅层地下水会使其永远干涸。因此,一个更为有效判断某地地下水可用性的标准是:每年可以通过降雨重新补给多少水。
这样看来,地下水的重要性就下降了。由于大自然的安排,许多大面积的地下水都位于沙漠之下,由于缺乏降雨而实际上无法得到补充。最大的一片位于撒哈拉沙漠和阿拉伯半岛下面的砂岩气孔中,另一些大片的地下水在澳大利亚内地以及美国中西部干旱的高原区。我们确实能够,而且已经在抽取这些地下水了。但随着不断抽水,地下水位在逐渐下降,抽水成本在不断上升,而且大气中的水蒸气有105亿英亩叹,是地球上全部水的十万分之一;此外在沼泽和湿地中有90亿英亩呎,河流常态有16亿英亩呎;还有就是活的有机体,从热带雨林到你我这些人类的体内,含有大约8亿英亩呎(约9867亿立方米)的水。
这只是一幅静态全景图,告诉我们在某一时刻水的分布状况。但水不是一种静态的资源,它始终在运动,透过土壤进入古老的地质结构,汇流成河,流人大洋深处,结冰和融化,蒸腾到大气中形成云,以雨的形式再降落到地面。如果我们想知水质也大多在下降。雨水每年只能大约补充世界地下水储量的千分之一。因此尽管水存在于地下岩层中的时间从几个月到几百万年不等,但平均起来是差不多1000年。
存蓄在另一些大水库--海洋和冰盖中的水,存在的时间也差不多一样长。如果说,多数水在以蜗牛一样缓慢的速度开展“慢速水循环”,有一小部分水则是在以相对较快的速度周而复始地运动着。这是“快速水循环”,也就是水从陆地和海洋蒸发,形成水汽及云,变成雨降到地球上,接着进行另一轮蒸发。
当然,快循环中的一部分水会加入到慢循环之中。雨水渗透到岩石中,冻结在冰河上,汇人内陆海中,或者进入动植物体内。也有一部分水从慢循环加入到快循环,如冰盖融化、岩石涌泉等。一年中,大约有4000亿英亩呎(约493万亿立方米)水通过快速水循环流动。因为一年中的循环有很多次,实际的水量并没有那么多。如果把全年循环的水累计起来,那将会在整个地球表面形成将近3英尺深的水。
鉴于地球的绝大部分为海洋所覆盖,快循环中的绝大部分水对我们而言没有什么用,水从海上蒸腾然后又以雨水的形式回到海上。剩下的那部分才是我们真正关注的,因为这是我们绝大多数用水的来源。
首先,水以雨的形式降到陆地上,随后又从陆地上蒸发。这一方式每年涉及大约490亿英亩叹(约60万亿立方米)水。其中一些从土壤中蒸发;一些首先被生长的植物所吸收,随后经过一个称作蒸腾作用的过程从叶子中释放出来;一些从水体中蒸发,包括人造的水体。其次,水持续不断地从降雨量超过蒸发量的陆地,流入蒸发量超过降雨量的海洋。其中,一些直接从土壤里流走,一些在下雨时在峡谷中形成了湍急的溪流,一些则是永久性的大河。今天我们所用的绝大部分水来自水循环的这一部分。每年大约有320亿英亩呎水奔流在从陆地到海洋的旅途中,也就是说,在我们开发利用江河之水之前的数量是这么多。
我们利用了这部分水量中的多少呢?在每年320亿英亩叹的水量中,有一些成了季节性洪水在陆地泛滥,有一些从河流中流走,其余的呢?水文学家估计,在现有技术条件下能被人类合理使用的最大数量是110亿英亩呎(约13.6万亿立方米)。但大自然又和我们开了一个玩笑,世界上许多大河位于人烟稀少的区域。水量最大的三条河流--亚马逊河、刚果河和奥里诺科河,从源头到人海的绝大部分河段都是在不适宜人居的丛林中穿行,而这三条河就占了我们生存所必需水量的四分之一。世界前十大河中的另外两条--西伯利亚的勒拿河和叶尼塞河--主要在北极的荒原中流淌,全球十分之一的河水流人了北极圈。去掉这些后,大约只剩下70亿英亩呎的河水可供我们利用。
这个数字仍然意味着对地球上的每个人来说,每年有大约37万加仑水可用,这挺不错的。但我自己估算,我自己的年用水量在40万到53万加仑之间,我想世上绝大多数人都乐意过得像我一样好,这就出现问题了。
水是个很沉的东西,除非能克服重力,否则很难把它到处移动。我想凡是曾提着一桶水走过一段路的人,都会同意这一点。在究竟有多少水可供我们真正利用这个问题上,全球总可用水量的数字依然会误导我们。就像房地产业一样,水业的头号问题依然是“地段、地段、地段”的问题。那么水在哪儿呢?
巴西、俄罗斯、加拿大、印度尼西亚、中国以及哥伦比亚,这六个国家拥有世界上一半的可再生淡水资源。如果以人均水资源可获得量来衡量,一些小国会更具有优势。格陵兰的6万居民按人均来衡量拥有比其他任何国家都多的水,他们每人每天可以使用800万加仑(约3万立方米)水,甚至一点冰都不用溶化。但由于没有庄稼可以浇灌,他们的实际需求很小。在阿拉斯加每人每天可得到100万加仑水,另外人均每天拥有超过13万加仑水的国家还有刚果、冰岛以及3个相邻的南美洲雨林国家--圭亚那、苏里南和法属圭亚那。
即使以大洲而论,在水资源上也同样是“贫富悬殊”。尽管欧洲与北美洲的水资源通常都是北方有余而南方不足,但这两个洲还算得上得天独厚,特别是考虑到这些地方的灌溉需求相当小。澳大利亚是最干旱的大陆,但人口较少;与之相比,亚洲拥有全球几乎三分之二的人口,但降雨量只占全球的三分之一,而且80%集中在短暂的雨季。
从整个大陆的角度看,非洲的水量分配还不错,但三分之一的降水流入了刚果河。南美洲的人口只占世界的5%,却以拥有全球前十大河流中的三条而自豪--亚马逊河、奥里诺科河以及巴拉那河。全球降雨量的四分之一集中在这里,但这些雨水大部分降在人烟稀少的地区。广袤潮湿的亚马逊河流域,拥有全球降雨量的15%,但人口只占0.4%。
即使在一个国家,水的分布在时空上也不均匀。印度绝大多数地区的降雨集中在100天中的100个小时内,埃塞俄比亚的许多地区长年饱受干旱和饥饿之苦,尽管尼罗河水量的84%发源于该国境内;加拿大居住着10%人口的区域拥有全部水资源的90%。中国的北方地区是世界上水资源最紧张的地区之一。这一切都与过去50年间的两大变化有关:迅速膨胀的世界人口,以及养活这些人口的方式。
大约40年前,马尔萨斯关于人口快速增长将导致大规模饥饿的预言总在人们耳旁回响。那时每个妇女平均生育5个以上的孩子,世界人口在短短一代人的时间里翻了一番。据说,其中数以十亿计的人将死于饥饿。生物学家保罗·埃利希在其颇有影响的《人口大爆炸》一书中宣称:“在20世纪70年代,成千上万人将死于饥饿……养活全人类的战斗以失败告终。”随着70年代饥荒席卷非洲,持有这种观点的人并不止他一个。《增长的极限》成为世界范围内的畅销书,书中描述了一个生态末日的简单电脑模型。
但事情却并未如预言的那样发生。从那时到现在,世界人口增长了一倍,但科学家们通过培育高产大米、小麦及玉米新品种,使我们的粮仓充裕,使灾难预言者们的预言落空。亨利·基辛格在1974年的世界粮食大会上宣称,“有史以来第一次,我们拥有了将人类从饥饿的煎熬中解救出来的能力。”事实证明他是正确的,但他在一定程度上高估了全球粮食供应的能力。他进一步预言:“不超过10年,世界上将不会再有孩子饿着肚子上床睡觉”,这就太离谱了,尤其是在非洲。但基本上从全球来看,“绿色革命”发起至今已经成功使得粮食生产的增长超过了人口的增长。
这是一项令人鼓舞的成就,但那些农作物高产新品种需要大量的水,因此全球开始启动大规模投资建设。首先是大坝,接着是引水入田的灌溉渠道。一般情况下,将水从河流引到田地的费用是每英亩400~4000美元,资金花费可谓巨大。如今贫穷的发展中国家如印度、中国和巴基斯坦拥有世界上四分之三的灌溉农田,这些农田使得大多数发展中国家摆脱了饥荒,实现了主要粮食作物的自给自足,让那些灾难性预言一一落空。
但问题是水的短缺如今却越来越加剧。今天,70%从河里及地下抽取的水被用来浇灌6.7亿英亩土地,生产出全球三分之一的粮食,这项宏大的事业使得世界粮仓充裕,却使河流枯竭。回想20世纪60-70年代,不管是“绿色革命”的科学家,还是悲观的预言者,都不曾充分认识到,农作物新品种在提高。
如“墨西哥小麦”和“菲律宾水稻”等,在某些国家推广后,曾使粮食产量显著增长。此后不久,就逐渐暴露了其局限性,主要是导致了化肥、农药的大量使用和土壤退化。20世纪90年代初,又发现其所推广的高产谷物中矿物质和维生素含量很低,作为主食时常因维生素和矿物质营养不良而削弱了人们抵御传染病和从事体力劳动的能力,最终使一个国家的劳动生产率降低,经济的持续发展受阻。
因此,联合国粮农组织声称,对于全球至少三分之一的地区,如今“水,而不是土地,成为(生产力的)主要制约因素”。或许下面的统计数据更有说服力:全球生产的粮食比一代人以前增长了一倍,但从河流和地下抽取的水却增加了两倍多。
在一些干旱国家,如埃及、墨西哥、巴基斯坦、澳大利亚以及整个中亚地区,从自然环境中引取水量的90%以上用于灌溉。发生“绿色革命”的国家的人均水资源消耗量比欧洲国家高出好几倍,巴基斯坦的人均引取水量是爱尔兰的5倍,埃及是英国的5倍,墨西哥是丹麦的5倍。难怪他们的河流正在干涸。
一叶而知秋。墨西哥河谷曾经自称为“绿色革命之家”,因为那里的农民在半个世纪之前,成为种植高产小麦品种的先驱者。但如今他们的水已经消耗殆尽。由于20世纪90年代中期以来农民对水的需求超过了河流的供应能力,墨西哥西北地区索诺兰沙漠中的雅基河水库已经干涸见底,如今土地被撂荒,农民们纷纷离开了河谷。
雅基河流域并非个案。例如,自20世纪70年代开始,埃及被迫以日益增长的数量进口粮食,因为他们没有足够的水来维持农作物高产新品种的生产。而其他国家也是寅吃卯粮,不少地方的水快消耗尽了。印度有四分之一的庄稼必须使用不可再生的地下水来灌溉。此外,灌溉用水中的盐分正在侵蚀土地,大片大片的土地变得越来越贫瘠,每年全世界有2500万英亩土地严重盐碱化。原先用来绿化沙漠的一些工程项目,如今正在制造沙漠。
当上一次预言落空后,再来谈论世界末日即将到来是危险的。科学可能再次取得胜利。但如果不从水资源的实际状况出发,再来一次农业革命,即“蓝色革命”,过去一代人取得的成绩就有可能随河流干涸、地下水耗尽以及土地盐碱板结而真正丧失殆尽!
气候“挑动”着水资源的脆弱神经
全球变暖后,水资源将是危及人类生存与发展的又一大问题。因为气候变化可通过降水的改变,而影响水分截流、地表径流和蒸发整个水循环过程。全球变暖可能会改变区域降水量和降水格局,极易造成降水极端异常事件的发生,导致洪涝、干旱灾害的频次和强度增加。据IPCC报告,到2050年,全球年平均径流变化(相对于1961~1990年之平均值)将表现为高纬和东南亚地区径流增加,中亚、地中海地区、南非、澳大利亚呈减少趋势。
全球变暖后,中国各流域年平均蒸发量将增大,七大流域天然年径流量整体上呈减少趋势。其中,黄河及内陆河地区的蒸发量将可能增大15%左右,这将需要较大幅度地增加农业灌溉的耗水量。长江及其以南地区年径流量变幅较小,淮河及其以北地区变幅最大。辽河流域增幅最大,黄河上游次之,松花江最小。
随着径流减少,蒸发增大,气候变化势必加剧水资源系统的不稳定性和水资源供需的矛盾。尽管气候变化产生的缺水量小于人口增长及经济发展引起的缺水量,但在干旱年份,气候变化产生的缺水量将大大加剧中国华北、西北等地区的缺水并对社会经济产生严重影响。气候变化对水资源量的影响主要取决于降水量。如果降水量的增加值大于蒸散量的增加值,则缺水矛盾会得到一定程度的缓解。预计,2010~2030年西部地区缺水量约为200亿m3,2050年将缺水100亿m3。而且西部地区由于缺乏供水工程等水利设施,水资源系统对气候变化的脆弱性较大。
近五十年来山地冰川普遍退缩。根据小冰期以来冰川退缩规律和未来夏季气温和降水量变化的预测结果,到2050年西部冰川面积将减少27.2%。未来50年青藏高原多年冻土空间分布格局将发生较大变化,80%-90%的岛状冻土发生退化,季节融化深度增加,形成融化夹层和深埋藏冻土;表层冻土面积减少10%~15%,冻土下界抬升150~250cm。到2050年,冬季气温将升高1~2℃,随着降雪量缓慢增加,青藏高原和新疆、内蒙古稳定积雪区积雪深度将分别以2.3%和0.2%的速度缓慢增加;同时雪深年振幅将显著增大,大雪年和枯雪年的出现更为频繁。到2100年大范围积雪将可能于3月份提前消失,春旱加剧,融雪对河川径流的调节作用将大大减小。如不控制,任其发展,土地沙漠化速度将不断增大。山地灾害和雪冰灾害范围将可能扩大,频率将增加。
气候变化对西部绿洲有不同程度的影响,但不会带来灾难性后果,甚至有些方面是有利的,如径流量有可能增加,大多数植物的生长期延长、无霜期缩短,干物质将有所增加,高寒区的农业生产力有所提高。
需要指出的是全球气候变化及其预测的研究将是21世纪地球科学最重大的研究课题之一,气候预测的研究中存在许多不确定性,对未来气候变化特别是降水变化的预测只能是初步的,许多科学问题还需要深入研究。
谁也说不清楚,降雨量减少有多少是人为的气候变化,有多少是大自然使然,这些在短期内可能是无法预知的。然而,可以确定的是,近年来很多河流来水量严重下降与气候研究者的预测是一致的。
同样明确的是,在人们引水灌溉因缺雨而干涸的土地时,这类活动也会直接影响甚至导致这些干旱地区的河流干涸。在美国西部的格兰德河、非洲萨赫勒地区为乍得湖供水的河流,以及中亚的河流,如阿富汗的赫尔曼德河,我们已经多次看到,这种恶性循环造成河水流量降低。
随着未来几十年气候变化加剧,普遍性的干旱将不复存在。英国气象局等机构中的一些人员通过数学模型预测,某些情况下将会出现河水流量增加。可以确定的是,这一变化正迅速发生在许多河流上,这使大坝建造者、河流管理者和灌区用来制定计划、建造工程的水文统计数据变得毫无意义。
从全球的情况看,气温升高将加剧全球海洋的蒸发,强化水循环。到21世纪末,大气中的水蒸气含量会比今天多8-10个百分点,这意味着额外8亿英亩呎水,足以填满20条尼罗河。这几乎肯定会增加全球降水!同样,产生降雨的气候系统也在发生轨迹转变,如大西洋气旋,这意味着总降雨量将被重新分配,许多中纬度地区将更加干旱。与此同时,更高的气温也意味着陆地上的水蒸发得更快,因此土壤会干得更快。结果是汇入河流的雨水会更少。
具体到每条河流未来的水量,这在很大程度上取决于两种竞争性影响之间的平衡,即不断变化的降雨方式和更快的蒸发速度。基本的趋势似乎是干旱地区将变得更干旱,而湿润地区将变得更湿润。全球气候将变得更加极端,而河流会以同样的方式做出回应。
于是,为世界上人口最稠密地区供水的河流,以及水资源最紧张地区的河流,很快就会陷入更大的麻烦之中。在中国的东北地区、非洲的热带稀树大草原、地中海地区,以及澳大利亚的南部和西部海岸,降雨很可能会减少,蒸发肯定会增加……而河流将会枯竭。
美国政府所属斯克利普斯海洋学研究会估计,由于降雨减少和蒸发增加的综合作用,美国南部和西部各州的水量会减少40%,科罗拉多河上水库的水位将会下降三分之一。为西非5个贫穷干旱国家提供水源的尼日尔河,将会失去三分之一的水量,而作为埃及和苏丹生命线的尼罗河,可能会失去五分之一的水量。伴随众多内陆河水量的减少,内陆海尤其危险。乍得湖已经遭受了劫难,将来还会更糟。同样面临威胁的还有中亚的里海和巴尔喀什湖、东非的坦噶尼喀湖和马拉维湖,以及位于匈牙利的欧洲最大湖泊--巴拉顿湖。
根据数学模型的预测,位于热带地区的大河,如南美的亚马逊河和奥里诺科河,以及非洲的刚果河,相比之下水量将会比今天更丰沛。同样,加拿大北部和西伯利亚的北极大河,由于暖气流给这些区域带来了更多的水分和降雨,水量也会增加。因此,加拿大的马更些河、育空河,以及西伯利亚的鄂毕河、叶尼塞河、勒拿河,都将更加汹涌澎湃。一项大型研究预测,它们的水量将会增加40%。
有迹象表明,这些趋势正在出现。2005年初,美国政府的气候分析专家凯文·特伦贝斯指出,在稳定了一个世纪之后,自1970年以来,全球严重干旱的情况正在急剧增加。21世纪之初,地球陆地表面严重干旱的比例从15%上升到30%。与此同时,英国气象局的科学家们报告,“由于全球变暖引起的降雨增加,北极地区的河流注入北冰洋的水量越来越多。”他们发现,自20世纪60年代以来,流人北冰洋的水量年均增加730万英亩呎。
当然也会有反常的现象。在一些地方,相邻的河流可能会有不同的命运。印度河与恒河都发源于喜马拉雅山,都向南流淌。然而根据预测,到21世纪末,印度河的水量可能只有现在的一半,而恒河则会增加50%。在欧洲,随着更多强烈的大西洋气旋增加冬季降雨,北部和西部河流的水量会更加充足,而那些南部和东部的河流将会由于夏季的过度蒸发而造成水资源短缺。
许多河流在一个温室效应加剧的世界中将处于轮回交替的过程中,它们会变得不可预测和危险,旱涝交替甚至会比今天更加频繁。有时候这对野生生物有益,甚至可以帮助恢复因建坝而减弱的洪水脉动。但危险在于,不管是对于大自然还是对受益者而言,脉动都是不规律和不可预测的。
许多河流会随着时间推移发生戏剧性的变化,先是水量暴涨以至漫溢,随后干涸。这最有可能发生在那些耗尽喜马拉雅山、西藏、阿尔卑斯山以及安第斯山脉冰川的河流中。随着21世纪前几年冰河融化,据预测一些河流的水量将会增加,夏季尤为明显。目前,阿尔卑斯山四分之一的冰川已经消失,从2002年北半球至今最炎热的夏季开始,阿尔卑斯山的积雪开始消融。这在欧洲中部造成了规模空前的洪水,但随着冰河的消失,雪融水也会最终消失。
英国一项关于喜马拉雅山的研究发现,随着冰川的融化,在21世纪的头50年里,印度河的水量可能增加15%~90%,然后在本世纪后期,缩减到现有水量的30%-90%。同样,美国研究人员指出,来自内华达山脉雪原春季融化的雪水,目前灌溉着加州沙漠低地中的庄稼和草地,它在未来的50年中可能会减少70%-80%,随着奔流的雪水缩减成涓涓细流,世界上最富生产力的一些农业用地将会缺水。
现存冰川的一个重要作用就是使河流的水量年年保持稳定。冰川大量吸收多变的雨季降雨,进而在夏天冰雪融化的季节提供充足的、有规律的洪水脉动,这对生活在下游的人来说至关重要。喜马拉雅山和西藏的冰川是亚洲最大七条河流的水源--恒河、印度河、雅鲁藏布江、萨尔温江、伊洛瓦底江、湄公河和长江,间接为20亿人口提供了可靠的水源保障。但50年以后,这些河流中的雪融水将会渐渐减少,取而代之的是山上降雨形成的多变水流。对亚洲的未来而言,这是一个严重的威胁。
“一旦冰川消失,就只能听天由命,”英国冰川学家马丁·普莱斯如是说。不仅是在印度,南美安第斯山麓的许多城市,如拉巴斯、利马以及基多,它们分别是玻利维亚、秘鲁和厄瓜多尔的首都,都依靠冰川获取可靠的水源,并用来发电,而冰川却在迅速地消融。
不确定性是最大的困难。这些预测中的某些部分肯定不会变成现实,同样毫无疑问的是,也存在在这些气候模型中没考虑到、但现实生活中可能会发生的一些可怕情形。这让水利工程师们陷入了极度的两难境地。他们如何设计预期寿命为50年或100年的大坝和灌溉项目,来应对这样的不确定性?几乎可以肯定地说,他们没有这个能力。
许多经过精心设计但毫无用处的废物,成了近年来气候变化的牺牲品,它们横七竖八地倒在原野上,大煞风景。在西非的加纳,由于沃尔特河下游水量减少,阿考索姆波大坝孤伶伶地高高耸立着,坝中的蓄水空空如也。大坝是加纳在20世纪60年代独立时,由英国殖民官员设计的,他们原想以此启动加纳的工业化进程。但恰恰相反,大坝实际上让这个国家破产了。该坝建于历史上降雨量最高的时期,但现在水库很少能蓄满超过一半的水,实际发电量只是设计值的一小部分,而工业化只是一句空话。
同样的情况发生在维多利亚大坝。它是20世纪70年代英国人在斯里兰卡修建的,也是一次推动新兴独立国家实现工业化的尝试。在绝大多数时间里,它连一半的作用也没发挥出来,因为马哈韦利河的水量只有英国水利专家预期的40%。正如我们提到的,在靠近乍得湖的地方,英国人设计的南乍得灌溉工程也耸立在一片干涸的土地之上,因为湖面一直在持续缩小,灌区的抽水管道根本抽不着水。这些没有价值的工作告诉人们要留心不断逼近的危机,提醒人们对水的需要不能总是寄希望于河流。
当今世界上绝大多数的人口都生活在历史上用水有保证的地区,这不是偶然的现象。为了求得繁荣,人类需要可靠的、可预测的水源。现代化的、高度机械化的采水方法,经常将对可靠性的检测推向极限。现在,气候的变化也正在破坏这种可预测性的基础。
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