科罗拉多河的每一滴水都很重要。那么蒸发呢?

科罗拉多河最大的水库正在干涸。但蒸发问题并非如此简单。
Colorado River low water levels after drought and evaporation in Lake Powell, Utah, seen from above
2023 年 4 月 15 日,科罗拉多河流量因干旱而减少,导致鲍威尔湖水位线以上出现“浴缸圈”。RJ Sangosti/MediaNews Group/The Denver Post 供图

一百多年来,加利福尼亚州、亚利桑那州和内华达州在划分科罗拉多河下游盆地水量时,从未将蒸发量计入。他们的逻辑是,只要水量大于人们的用水量,就可以忽略自然过程造成的微小损失。更重要的是,这在政治上很棘手—几十年来,下游各州一直无法就如何将蒸发量纳入水量分配达成一致。即使持续 23 年的特大干旱耗尽了本已干旱地区的水分,蒸发量在决策中仍然被忽略。

但现在,随着水务官员们竭力寻找解决河流过度使用问题的方案,其中大部分是用于畜牧饲料等耗水量大的作物,他们被迫面对一个残酷的现实:每一滴水都至关重要,包括那些蒸发到空气中的水。

2022 年 8 月,拜登政府命令加利福尼亚州、亚利桑那州和内华达州大幅削减其河流年配水量。上个月,白宫发布了一份包含两个选项的计划,将使这些州减少对河流的使用量多达四分之一:一种方案是在下游盆地(从亚利桑那州北部到墨西哥北部)之间平均分配削减量;另一种方案是根据优先用水权进行削减,这意味着加利福尼亚州的削减量会少一些。5 月 22 日,经过一番政治博弈,这些州提出了一项替代方案,承诺总体上减少 13% 的河水使用量。但该提议的计划是否以及如何考虑蒸发量仍然不清楚。

Colorado River map of upper basin and lower basin
科罗拉多河下游盆地从亚利桑那州北部边界向西延伸至墨西哥。美国地质勘探局

科罗拉多河下游盆地的蒸发量有多少?

衡量该系统每年蒸发量的其中一种方法是查看美国最大的两个水库——鲍威尔湖和米德湖的蒸发损失。鲍威尔湖位于亚利桑那州和犹他州,米德湖位于内华达州和亚利桑那州。犹他州立大学科罗拉多河研究中心主任杰克·施密特表示,每年约有 190 万英亩英尺的水,占整个河流域水库总水量的 13%,因蒸发而损失。

根据施密特引用的垦务局数据,特别是下游盆地(包括米德湖、莫哈维湖、哈瓦苏湖以及其他几个主流水库)在 2016 年至 2020 年间,每年平均蒸发损失 90.6 万英亩英尺的水。为了更好地理解这个数字,内华达州根据现有协议合法的使用量约为每年 30 万英亩英尺。“下游盆地的蒸发量相当于三个内华达州。有人会说这是一个很大的数字,”施密特说。其他估计蒸发损失的水量更高,约为每年 150 万英亩英尺,或者说约等于五个内华达州。

内华达州水文科学中心的水文学家凯瑟琳·厄普表示,但过去十年间,蒸发的水量总量实际上没有太大变化。这是因为水库中的水量减少了,这意味着可以蒸发的水也少了。同时,她补充道,随着水库变浅,水温升高,蒸发量略有增加。

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蒸发发生在能量(通常是热量)将液体转化为气体时。在这种情况下,阳光加热水库中的水,将其转化为水蒸气。虽然这个过程看似简单,但许多因素会影响水库的蒸发量。“是阳光;是吹过水库的干燥风;是是否阴天,”施密特说。“这完全取决于水库上方的热量和空气的相对湿度。”他补充说,气候变暖会加速这些驱动因素。

厄普警告说,科学家们不知道气候变化和蒸发将如何影响下游盆地储存的水量。她说,有两个因素可能会受到直接影响:水库的温度和深度。“随着[科罗拉多河沿岸的湖泊]发生变化,这些都在变化,”她说。“大部分蒸发发生在水面,有风的作用。所以这并没有改变。我们一直有一个炎热的沙漠—我们也将继续拥有一个炎热的沙漠。”

Annual drought and precipitation conditions from 1895 to 2023 on the Colorado River presented on a spike chart with red and blue tones
标准化降水指数 (SPI) 测量水量供应,特别是降水量。SPI 衡量观测到的降水量(雨、冰雹、雪)在特定时间段内(此处为选定日期之前的 9 个月)与气候平均值的偏差。红色表示干燥条件,蓝色表示湿润条件。数据每月提供,从 1895 年至今。美国干旱监测图

科罗拉多河下游的州可以采取哪些措施来应对蒸发?

即使各州立即采取行动阻止科罗拉多河的蒸发,也并不简单。水库太大,无法快速解决。“人们给他们的游泳池和热水浴缸盖盖子,”施密特说。“你不可能给鲍威尔湖和米德湖盖盖子——这些水库长达 100 多英里。”相反,他提出了两个潜在的解决方案:将这两个主要水库的水合并到一个水库,或者将部分水泵入地下。

施密特对第一个选项进行了计算。在他 2016 年发表的一篇白皮书中,他研究了如果下游各州将米德湖注满并将剩余的水注入鲍威尔湖,可以节省多少水。“目前我们管理系统以平衡米德湖和鲍威尔湖的蓄水量,因此我们最大限度地增加了暴露在阳光下的水面面积,”他说。但他发现节约量微乎其微,仅占两个水库的总用水量约 5 万英亩英尺,并表示这应该作为第二级策略。

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第二个方案是将水库中的水缓慢地储存在地下。亚利桑那州和加利福尼亚州已经将部分水储存在地下补给盆地中,目的是将水回补到当地的含水层。但存在无法追踪和回收所有渗入地下的水的风险。尽管如此,施密特说,如果蒸发量进一步恶化,补给盆地可能是一个不错的选择。“这是水务官员信任的一种技术,”施密特说。“是的,它存在不确定性。但这些不确定性并不能完全阻止人们去做。”

厄普表示,地下储存策略在内华达州南部可能很困难,那里的地质条件无法储存如此大的水量。“当用户无法使用所有水时,他们会将多余的水储存在亚利桑那州和拉斯维加斯的小型水库中。但要做到将整个湖泊的规模化则要大得多,”她说。“我不知道这是否会奏效。”

厄普和施密特都同意,蒸发将继续在科罗拉多河下游盆地的谈判中发挥作用。“这条河最根本的特点是它已被完全开发,”施密特说。“当河流系统的自然流量下降,你开始考虑到一切(因为你必须),那么蒸发就是一个重要的过程。有人必须对此负责。”

 

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