文/刘杰
人们普遍认为，当重新降雨后，江河湖泊就能完全摆脱干旱、恢复正常水流。而据Science一项新的研究报告，遭遇“千禧年干旱” (the Millennium Drought，1997-2009)的澳大利亚东南部地区，在干旱结束7年之后，仍有超过三分之一的受灾流域河流尚未得到恢复，始终处在低径流量状态。
这警示我们，水资源系统自然地消解灾害带来的干扰并从中恢复的能力是有限度的。其实我们身边也不乏这样的例子。在中国，几百年前北京曾是河网纵横的美丽水乡，颐和园内外到处是稻田和沼泽，“海淀”、“万泉河”名副其实，如今，若不是密云水库的“北水南调”，颐和园的昆明湖可能也要考虑是否铺上防渗膜。罗布泊，意为多水汇集之湖，养育楼兰美女的超级大湖，作为中国古代丝绸之路的“咽喉”地带，曾是一片牛马成群、绿林环绕、河流清澈的生命绿洲，然而上个世纪60年代彻底干涸，只剩下一片盐壳，寸草不生渺无人烟，成为“消逝的仙湖”、“死亡之海”。
颐和园附近的稻田
斯文赫定在罗布泊拍摄到的大头鱼
2018年7月罗布泊影像（红框内为干涸的罗布泊，中国资源卫星应用中心）
澳大利亚莫纳什大学土木工程系研究员Tim Peterson和同事利用澳洲东南部地区千禧年干旱作为自然实验，来评估受灾地区161个流域在干旱前、中和后的年度与季节性降雨及径流记录。Peterson发现，干旱发生时，研究区流域的反应呈现明显不均一性，有些流域的河流流量变化对干旱并不敏感，有51%的流域河流流量显著降低；干旱结束7年后，部分区域河流流量恢复至干旱前水平，但仍有37%继续维持低流量的状态。
澳大利亚千禧年干旱（红框区域降雨减少最为显著）
Peterson等研究发现，在未能恢复干旱前流量水平的流域，干旱结束后尽管降水增多，但同时蒸散发(ET)也增加，降雨入渗补给减少，地下水位下降，使得非饱和带土壤水容量增加，进而导致更多的蒸散发、更少的补给到达河流和地下水。也就是说，长期干旱使得土地干涸，像一个干透的海绵，一旦恢复降雨，水分迅速被干涸的土地吸收，很难补给到河流和地下水，使得河流在一定时间内仍然处于低流量的状态。
Flavia Tauro在同期《Science》上发表对该研究的评论，进一步强调气候变化与人类活动影响下水系统存在复杂的平衡与反馈机制。这意味着我们可能需要改变对全球水变化过程的概化方式，重新认识气候变化、人类活动影响下的复杂水文过程。
生态系统是一个复杂系统，小的扰动积累到一定程度会引起质的变化。地球的演变也是一个不可逆的过程，当前地球上宜居环境不是生来就有的，也不可能永不消逝。这已成为地球科学界的共识。一只南美洲亚马逊河流域热带雨林中的蝴蝶，偶尔扇动几下翅膀，可以在两周以后引起美国得克萨斯州的一场龙卷风，美国气象学家爱德华·洛伦兹（Edward N.Lorenz）1963年提出了著名的“蝴蝶效应”。气候变化、人类活动都是这些生态变化的驱动因子，进而影响未来生态系统从干扰中恢复的能力。至于哪种因素起到了什么作用，物理学上可以假设、可以模拟，但对复杂地球系统来说是个难题，因为我们很难对地球的各种力量进行准确的预估，何况还有很多力量身在暗处，不为我们所知。在Peterson等的研究中，有些流域的径流确实恢复到千禧年干旱发生前的状态，其径流恢复受到植被、土壤水力条件及水分复杂交互过程的影响，目前还无法弄清楚到底哪一个或哪些个要素在起主要作用。
在系统达到临界阈值之前，微小的改变通常不容易被发现。正如一个冰块儿，从零下4摄氏度升到零下3摄氏度再到零下2摄氏度，你可能看不到任何明显变化，直到升至零摄氏度时，冰“突然”开始融化。地球水系统中的“突变”是否已经发生或者将要发生？全球气温上升多少度，就会对地球的生态系统造成不可逆转的危害？突变与渐变，主掌了地球的未来；阈值或拐点，让研究地球的科学家们抓狂。你永远不知道哪根稻草能压死骆驼、哪片雪花能引起雪崩。
未来我们该如何保护大地之上可能消逝的水体或预防凶猛的洪水灾害？地球系统具有高度异质性，而气候要素（温度、降雨和风）具有随机性和不确定性，我们需要进一步研究流域状态发生质变的关键拐点，以及水系统变化早期的预警信号，长时间序列持续的流域水文监测工作必不可少。Tauro在文中提到，“当前价格低廉的电子设备、传感器等的出现为开展具有更高时空分辨率的水文监测提供了更加便利的条件，密集而准确的监测加上先进的数据分析方法，将有助于我们进一步揭示水系统与气候变化间复杂的交互关系”。
而更重要的是，我们要尽可能地避免对地球环境的巨大扰动，不是说我们不思进取，而是因为面对自然，我们还很无知。
不要等到无法挽留，才又想起你的温柔
【参考文献】
1. Peterson T J, Saft M, Peel M C, et al. Watersheds may not recover from drought [J]. Science, 2021, 372(6543): 745-749.
2. Tauro F. River basins on the edge of change [J]. Science, 2021, 372(6543): 680-681.
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