加州水资源枯竭但没人知道原因

大约十年前，科学家丽莎·斯隆做出了一个可怕的预测：融化的北极冰层可能引发一场史诗级的干旱。通过改变北美冬季风暴的路径，它将给阿拉斯加带来更多的降雨，而给美国西部带来更少的降雨——每年约减少 25 厘米，即 30%。这一发现令人震惊，足以成为全国头条新闻。但不久之后，一切都被遗忘了，被一系列新的研究和他们自己的可怕预测所践踏。斯隆的论文可能会一直默默无闻——而且很可能如此——但有一件事：她描述的可怕情景似乎正在成为现实。

如果你一直住在山洞里，那么你就会知道，加州正经历着有史以来最严重的旱灾。这场旱灾始于 2011 年，自那以后，加州的年降水量创下最低纪录，年气温创下最高纪录，土壤湿度和地下水位等指标也创下有史以来最极端的记录。加州州长杰里·布朗于 4 月颁布了加州首个强制性限水措施。加州近一半地区目前处于美国干旱监测机构最严重的类别——“特大干旱”，预计至少在 2015 年余下时间里，这一状况都将持续。换句话说，加州历史上最严重的旱灾可能还会进一步恶化。

与此同时，地面上：世界末日的迹象已经显现。房主从运河偷水，小偷从消防部门偷水，天知道是谁直接从圣华金三角洲偷水。草坪枯黄，农场休耕——农业损失预计将超过 20 亿美元——内华达山脉基本没有积雪。假草生意兴隆，游泳池行业却惨淡经营。哦，顺便说一句，该州本身正在下沉——因为地下水流失量如此之大。

根据你过去几个月在 Facebook 上看到的动态，你可能会认为这次干旱肯定是气候变化造成的；或者肯定不是气候变化造成的；或者环保主义者应该为此负责——或者可能是一团被称为“斑点”的巨大温水造成的。与斯隆的研究相比，这些说法提出了一个问题：我们怎么能几乎完美地预测某件事，却仍然不确定是什么原因造成的呢？

首先要说的是：没有人会质疑，当前危机的最直接原因是一个被称为“极度坚韧的海脊”（简称 Triple R）的实体。Triple R 是一个“阻塞脊”，即一个高气压区域，会破坏正常的风向。想象一下，一块巨石滚入溪流，迫使水流绕过它。阻塞脊就像气流（这里指的是极地急流）中的巨石，将风暴带到全球各地。它们相当有规律地出现，甚至可以变得相当大，在某些情况下覆盖数千英里。但它们往往会很快消散，通常在几周内。

三重 R 持续的时间比这要长得多。它首次被观测到是在 2012-13 年雨季的后半段。到 2014 年 1 月，它从加利福尼亚延伸到阿拉斯加，并将急流和所有太平洋风暴转向遥远的北方——在北极圈附近倾泻创纪录的降雨量，使加利福尼亚、俄勒冈和华盛顿陷入干旱。山脊现在还在那里，可能还会在那里停留一段时间。“这在观测记录中是前所未有的，”斯坦福大学博士生丹尼尔·斯温 (Daniel Swain) 说，他为山脊起了这个名字。“这是风暴偏转的最明显原因。”

但如果三重 R 是造成干旱的原因，那么是什么导致了三重 R 的出现呢？

这就是事情变得复杂的地方。斯隆在 2004 年指出，一个潜在的罪魁祸首是北极海冰融化。通常情况下，这些冰就像一张毯子，阻止海洋的热量逸出到大气中。当这层毯子消失，甚至只是变薄时，热量就会更容易逸出。斯隆在她的研究中预测，这些逸出的热量可能会形成三重 R 状暖空气柱，将太平洋风暴推向北方，就像我们今天看到的那样。

北极海冰融化是全球变暖的结果，而全球变暖本身又是大气温室气体浓度上升的结果。事实上，斯隆和他的顾问诺亚·迪芬博在 2014 年的一项研究中发现，在目前的温室气体水平下，更有可能出现像 Triple R 这样的持续高压异常。综合起来，斯隆和迪芬博的发现似乎是确凿的证据：气候变化是造成加州干旱的原因。那么为什么这个案子还没有结案呢？

假草皮生意兴隆，游泳池行业却不景气。哦，而且该州本身也在衰落。

要回答这个问题，做一个小小的思想实验会有所帮助。想象一锅即将沸腾的水。在水面中央画一个小圆圈。圆圈周围开始出现微小的气泡。你调高温度，气泡上升得更快更大。最终，一个气泡撞到了圆圈本身。这是因为你调高了温度吗？可能吧。但气泡在那之前就已经在上升了，所以即使你从未触碰过表盘，也可能有一个气泡撞到了圆圈。天气事件——干旱、风暴、热浪——就像那些气泡。气候变化就像调高温度的手指；你可以说它增加了气泡在特定位置上升的概率，但你不能说没有它气泡就不会上升。

因此，气候学中令人沮丧的永恒真理是：不可能将单个事件与气候变化联系起来。气候本身就非常复杂，干旱就是一个典型的例子，这让问题变得更加复杂。没错，全球变暖产生的热量可能是一个促成因素——热量会增加蒸发，进而导致土地干涸。但干旱的典型特征是缺雨，而不一定是温度升高。事实上，干旱通常发生在寒冷时期。此外，降雨和热量并不是唯一需要考虑的因素。土地利用（无论一个地区是有更多的农场、森林、城市还是郊区）、洋流、厄尔尼诺现象，或者如斯隆模型所示，融化的北极海冰，都可能共同加剧或缓解任何特定的干旱。

避免使用绝对化的说法让科学家陷入了复杂的境地。例如，许多人都同意，随着地球变暖，美国西部（尤其是西南部）将经历更高的温度和更多的蒸发性干燥。但气温升高是否真的会导致降雨减少仍是一个争论的焦点。目前看来还没有。美国国家海洋和大气管理局最近的一份报告指出，“目前的干旱不是加州降水长期变化的一部分，自 1895 年以来，加州降水没有表现出明显的趋势。”报告继续说，“[三重 R] 是自然内部大气海洋变化的症状。”

一些人利用这种固有的不确定性来曲解形势。4 月，几家媒体以“自然变化”为由将干旱归咎于环保主义者。其要点是，西部的干旱时期并不是什么新鲜事，但其他地区似乎已经很好地应对了。水资源只是需要更好地管理。环保人士通过阻止修建水坝和水库来拯救某些濒危鱼类，让数百万英亩英尺（数亿加仑）的水被排入太平洋，而不是用于农业和其他用途。

这一假设有很多错误，但让我们先来谈谈最大的缺陷：无论加州如何管理其水资源，几乎肯定都无法满足其日益增长的需求。据估计，这些假设的水坝项目只会为该州日益减少的水资源储备增加 1% 到 2%。“这种说法完全是胡说八道，”麦克阿瑟奖获得者、太平洋研究所所长彼得·格莱克说。“它歪曲了干旱的原因和严重程度。”

一般来说，人类更喜欢秩序而不是混乱，因此气候模型只是我们一直在做的事情的复杂方式：试图一窥未来。但模型也有其局限性。“我把它们比作苹果派的配方，”斯隆说。“所有的苹果派基本上都由同一种东西组成：苹果和派皮。但其他成分可能不同，结果也可能不同。”斯隆的研究只依赖于其中一个模型和几个变量，即海冰融化。她没有考虑土地使用或人口或其他可能影响干旱的十几个因素。她说，她的研究结果似乎反映了今天正在发生的事情。但它们仍然没有讲述完整的故事。

如果 Triple R 是超级反派，那么 Blob 就是它的爪牙。

要真正理解加州干旱，科学家必须了解全球气候系统，该系统有无数奇怪的现象。急流似乎正在减速并偏离航线，给我们带来了三重 R 和它的邪恶孪生兄弟——极顽强低压槽（新英格兰人会记得它是今年冬天极地涡旋的幕后推手）。然后是 Blob，这是一层巨大的异常温暖的水层——300 英尺深，1,000 英里宽——位于西海岸。它是由三重 R 引起的，它在向陆地移动时使空气变暖，从而加剧了干旱，进一步降低了降雪或降雨的可能性。如果三重 R 是干旱背后的超级恶棍，那么 Blob 就是它的爪牙。

今年 2 月，哥伦比亚大学、康奈尔大学和美国宇航局的科学家分析了各种气候模型，以预测未来几十年的气候状况。他们发现，气候变化增加了未来 30 年内美国西部遭遇“特大干旱”（即持续数十年的低降水和高蒸发期）的可能性。这些研究似乎再次找到了确凿的证据，但作者警告称，他们的预测并非一成不变。即使只有一次厄尔尼诺现象，也可能极大地改变气候。

问题就在这里：没有人能够 100% 准确地预测未来，即使是拥有世界上最强大计算机的科学家也不行。他们最多只能推动我们找到答案，并希望我们在水耗尽之前自己找到最终的联系。

本文最初刊登于《大众科学》杂志2015年8月号。