美國(guó)2011～2012年干旱影響綜述

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1 2011～2012 年干旱及其影響

2011～2012年發(fā)生的干旱對(duì)美國(guó)產(chǎn)生了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境影響，有人認(rèn)為，其影響不亞于20世紀(jì)30年代發(fā)生的“黑色風(fēng)暴”。 無(wú)論是強(qiáng)度還是范圍，2011年和2012年的干旱都創(chuàng)造了歷史記錄，且這一情況一直持續(xù)到2013年。 盡管干旱在美國(guó)是普遍現(xiàn)象，特別是大平原及中西部地區(qū)，但是這次特大干旱還是引起了政治領(lǐng)域和水管理領(lǐng)域的眾多響應(yīng)。

本文介紹了美國(guó)2011～2012年的干旱旱情、干旱引起的各種響應(yīng)及其在不同領(lǐng)域產(chǎn)生的影響，特別是對(duì)農(nóng)業(yè)和食品價(jià)格的影響。 對(duì)這次干旱引起的響應(yīng)與25 a前的干旱響應(yīng)進(jìn)行了對(duì)比，當(dāng)時(shí)曾經(jīng)對(duì)干旱響應(yīng)進(jìn)行過類似的評(píng)估。 本文的評(píng)估是基于各種綜合文件和報(bào)告。

2 干旱特征

美國(guó)國(guó)家干旱減災(zāi)中心官網(wǎng)稱，2011～2012年發(fā)生的嚴(yán)重干旱范圍較廣，創(chuàng)造了極端氣候記錄。 中西部以及德克薩斯州的旱情尤其嚴(yán)峻，但是，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及主要河流流量資料顯示，就區(qū)域?qū)用娑?，這樣的情況遠(yuǎn)非最壞。

嚴(yán)重的干旱引起了媒體的廣泛關(guān)注，由于前期條件、時(shí)間以及地點(diǎn)不同，所以很難概括干旱的特征。 近期的一項(xiàng)研究表明，盡管干旱發(fā)生頻次和程度可能會(huì)隨著氣候的變化而增加，但是全球干旱的增加被夸大了，實(shí)際上，在過去的60 a內(nèi)，干旱發(fā)生頻次基本沒有發(fā)生變化。 盡管如此，美國(guó)2011～2012年干旱的嚴(yán)重程度、影響范圍和持續(xù)時(shí)間確實(shí)創(chuàng)造了歷史記錄，引起了廣泛關(guān)注。

干旱發(fā)生的地點(diǎn)和時(shí)間由美國(guó)干旱監(jiān)測(cè)中心發(fā)布，該中心由設(shè)在內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校內(nèi)的國(guó)家干旱減災(zāi)中心與農(nóng)業(yè)部、國(guó)家海洋和大氣管理局共同管理。 圖1為2013年1月24日的旱情截圖。 圖片顯示，中西部絕大部分地區(qū)處于特大干旱狀態(tài)。在美國(guó)干旱分級(jí)體系中，特大干旱為程度最嚴(yán)重的干旱。 盡管隨著月份的不同干旱區(qū)域也隨之變化，但是總體而言，2013年出現(xiàn)嚴(yán)重干旱的區(qū)域與2012年差別不大。 最新數(shù)據(jù)表明，截止到2013年3月，嚴(yán)重干旱的面積已經(jīng)有所減少。

圖1 干旱面積及程度(來(lái)源：國(guó)家干旱減災(zāi)中心(2013年))

為了確定干旱特征，需要一套適用于全國(guó)或者區(qū)域的分級(jí)體系。 在美國(guó)國(guó)家干旱減災(zāi)中心制定的干旱等級(jí)中，特大干旱是5個(gè)等級(jí)之一。 分級(jí)情況見表1。

表1 國(guó)家干旱減災(zāi)中心確定的干旱等級(jí)

干旱的范圍和程度隨著時(shí)間和空間的變化而變化。 查閱美國(guó)國(guó)家干旱減災(zāi)中心的每周檔案可知，2011年7月的特大干旱范圍創(chuàng)造了歷史記錄，國(guó)土面積的9.99%處于特大干旱狀態(tài)，德克薩斯州和中西部地區(qū)的旱情尤為嚴(yán)重；2012年7月10日，美國(guó)干旱范圍擴(kuò)大到國(guó)土面積的 80.75%(干旱等級(jí)從D0到D4)，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)的干旱范圍之最。 同時(shí)，2012年也是有歷史記錄以來(lái)最熱的一年。

對(duì)于正在發(fā)生的干旱，由于其歷時(shí)、程度和范圍都不確定，且每一次的干旱都有不同的特點(diǎn)，因此，將其與歷史干旱對(duì)比存在著困難。 20世紀(jì)30年代發(fā)生的3輪沙塵暴被稱為“黑色風(fēng)暴”，是美國(guó)20世紀(jì)標(biāo)志性的干旱，大平原某些地區(qū)的干旱甚至持續(xù)了8 a之久。 50年代，大平原及中西部地區(qū)遭受了持續(xù)5 a的干旱，而其時(shí)全國(guó)范圍的干旱也持續(xù)了3 a。 60年代，美國(guó)東北部城市遭受嚴(yán)重干旱。 1987～1989年的干旱，最嚴(yán)重的時(shí)候，甚至波及全境范圍的36%，盡管其影響范圍不如“黑色風(fēng)暴”(最嚴(yán)重的時(shí)候，影響范圍達(dá)到全境的70%)，但是，國(guó)家氣候數(shù)據(jù)中心2013年資料顯示，這次干旱卻是截止到當(dāng)時(shí)美國(guó)歷史上損失最大的一次干旱，也是損失最大的一次自然災(zāi)害。

3 干旱成因、位置及影響

2011～2012年干旱波及了中部大平原的6個(gè)州，2013年3月,美國(guó)政府發(fā)布了該次干旱的評(píng)估報(bào)告。 評(píng)估結(jié)果認(rèn)為，中部大平原區(qū)降水不足，主要是因?yàn)槟鞲鐬车某睗窨諝庠诖耗r(shí)未像往常一樣北移，海洋條件、人類活動(dòng)引起的氣候變化不是主要原因。 由于2012年5～8月降水嚴(yán)重不足，使旱情迅速爆發(fā)。自1895年開始有降水記錄以來(lái)，這一次的降水不足最為嚴(yán)重，比“黑色風(fēng)暴”期間的1934年和1936年的情況還要嚴(yán)重。

通過氣候觀測(cè)資料可以看出干旱的嚴(yán)重程度，而輔之以不同大小河流的流量，則可以看出干旱的地面綜合影響。 本文以3個(gè)河段的狀況來(lái)說(shuō)明2011～2012年特大干旱的綜合影響。這3個(gè)河段分別是密西西比河圣路易斯州河段、科羅拉多河中西部河段以及流經(jīng)德克薩斯中心的科羅拉多河德克薩斯河段。 另外，還包括奧加拉拉含水層資料，該含水層可反映中部大平原地下水的主要情勢(shì)。 選擇這3個(gè)河段是為了能夠反映干旱地區(qū)出流量隨時(shí)間的變化情況。

3.1 密蘇里河及密西西比河

圖2 密西西比河圣路易斯站1973～2012年年平均流量過程

密西西比河圣路易斯河段的水量主要來(lái)自于密蘇里河以及密西西比河的上游，能夠反映包括中西部、大平原以及部分西部山區(qū)在內(nèi)的美國(guó)中部廣大地區(qū)的氣候變化情況。 圣路易斯站的年徑流量能夠反映該區(qū)域的流出水量，圖2顯示了1973～2012年的年徑流量。 如圖所示，2012年的年平均流量在這40 a資料中屬于比較小的，除了20世紀(jì)70年代和80年代因干旱而造成年徑流量較小外，在歷史實(shí)測(cè)資料中，還存在其他一些年平均流量較小的年份，包括1934,1940,1956年和1964年。 也就是說(shuō)，盡管就氣象條件而言，該地區(qū)的干旱創(chuàng)造了歷史記錄，但是，對(duì)于河流流量來(lái)說(shuō)，卻非歷史最低。 但是，無(wú)論年平均流量大小如何，日平均流量低則使圣路易斯地區(qū)的航運(yùn)出現(xiàn)了問題，公眾呼吁政府應(yīng)協(xié)助維持航道通暢，2012年就是這種情況。

3.2 科羅拉多河

科羅拉多河的流量反映了西部和西南部山區(qū)絕大部分地區(qū)的情況。 盡管科羅拉多河流域的居民對(duì)干旱習(xí)以為常，2012年實(shí)施的節(jié)水措施和水短缺依然讓他們感到不便。 考慮到干旱、半干旱地區(qū)的高蒸散發(fā)，一般用估算天然徑流量來(lái)說(shuō)明流域產(chǎn)流量及其狀態(tài)，亞利桑那州利斯費(fèi)里以上的天然徑流量通常被用來(lái)說(shuō)明流域產(chǎn)流量。 如圖3所示，在20世紀(jì)70年代以及21世紀(jì)初發(fā)生的干旱中，該河的流量達(dá)到最小值，不過美國(guó)墾務(wù)局的資料(2013年)顯示，近年來(lái)，流域產(chǎn)流量已經(jīng)接近多年平均水平18.5 km3。 這一結(jié)果表明，盡管該河流域部分區(qū)域處于干旱地區(qū)，但是總產(chǎn)流量并不能說(shuō)明流域的短期干旱狀況。 由于人們關(guān)注的是流域長(zhǎng)期情況，因此，必須慎重對(duì)待這一觀測(cè)數(shù)據(jù)，2013年流域總產(chǎn)流量繼續(xù)下降。

圖3 1967～2009年科羅拉多河利斯費(fèi)里天然徑流量(資料來(lái)源于美國(guó)墾務(wù)局(2013年))

為了說(shuō)明流域總的蓄水狀況，可以對(duì)包威爾湖的水位展開研究。 該大型水庫(kù)的蓄水容量為29.6 km3。 來(lái)源于美國(guó)農(nóng)墾局的該水庫(kù)水位庫(kù)容曲線顯示，2010年水庫(kù)蓄水量已由2004年的低點(diǎn)9.9 km3恢復(fù)到 22.2 km3。 2013年初，蓄水量大約為14.8 km3，從2011年中期開始蓄水量呈急劇下降趨勢(shì)。 由胡佛壩形成的下游米得湖，其水位在2013年也持續(xù)下降。

3.3 德克薩斯干旱

2011～2012年，德克薩斯的干旱情況尤其嚴(yán)重，科羅拉多河下游管理局管轄的主要湖泊的總蓄水量呈持續(xù)下降趨勢(shì)，2011年12月1日總蓄水量達(dá)極小值，僅略高于1951年9月9日的歷年最小值。 這些調(diào)節(jié)湖泊中的水是管理局能夠調(diào)控的儲(chǔ)量，湖泊總蓄水量出現(xiàn)極低值，河道流量同時(shí)出現(xiàn)歷年最小值，標(biāo)志著管理局的水用戶面臨緊急情況。 干旱實(shí)際上始于2007年德克薩斯中部的一場(chǎng)大暴雨之后，這場(chǎng)暴雨的降雨量高達(dá)483 mm，2009年是氣候相當(dāng)干燥的一年。 2011年是德克薩斯歷史上最干旱的一年，下游管理局管轄湖泊的來(lái)水量創(chuàng)歷史新低，僅為多年平均量的10%。 這一年的夏天，德克薩斯首府奧斯丁氣溫超過37.88℃的天數(shù)達(dá)100 d。 2012年較為濕潤(rùn)，沒有爆發(fā)干旱，由于前期干旱，湖泊來(lái)水量在最低來(lái)水量中排位第5。 在歷年流域年來(lái)水量最小的10個(gè)年份中，2006年后就發(fā)生了5次。

3.4 奧加拉拉含水層

另外一種闡述干旱強(qiáng)度和影響特征的方法，是考察奧加拉拉含水層的情況。該含水層自德克薩斯延伸至南達(dá)科他州， 自20世紀(jì)30年代開始就被大量開采，為降低旱災(zāi)損失作出了貢獻(xiàn)。 相關(guān)研究表明，1987～2009年地下水位在緩慢下降，2012年的研究報(bào)告表明，未來(lái)地下水位可能會(huì)明顯下降。 開采地下水較高的能源成本、大眾對(duì)地下水位下降長(zhǎng)期影響認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步提高，在一定程度上降低了這種可能性。 據(jù)估算，2005年含水層蓄水量比開采前有一定的減少。 盡管自該含水層開發(fā)后的地下水蓄水量總量減少僅占含水層總蓄水估算量的9%，但是這對(duì)于依賴該含水層的大片農(nóng)業(yè)區(qū)來(lái)說(shuō)卻非常重要。 相對(duì)于整個(gè)含水層的長(zhǎng)期影響，開采成本和局部嚴(yán)重影響問題顯得更為突出。

3.5 干旱影響

根據(jù)媒體報(bào)道和經(jīng)濟(jì)研究資料，2011～2012年的干旱對(duì)美國(guó)中部和大平原地區(qū)產(chǎn)生了諸多影響，但是這些不同地點(diǎn)、不同時(shí)間的影響報(bào)告都是零碎的，缺少綜合分析，很難進(jìn)行綜合視角上的評(píng)估，綜合分析需要準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和確定的時(shí)間邊界與地理邊界。 因此，就本次干旱評(píng)估而言，其中的一個(gè)教訓(xùn)就是難以進(jìn)行綜合影響評(píng)估。

本文對(duì)于干旱影響的總結(jié)，基于政府、商業(yè)以及媒體的報(bào)告，受制于數(shù)據(jù)和報(bào)告的局限性。 這對(duì)于經(jīng)濟(jì)影響、社會(huì)影響和環(huán)境影響的分類可能是有用的，但是，這些幾乎零碎的信息不足以反映完整的情況。 另外，大部分報(bào)告都是關(guān)于農(nóng)業(yè)影響的，其他方面影響的信息很零散。 農(nóng)業(yè)影響報(bào)告由美國(guó)農(nóng)業(yè)部完成，但是其他方面的影響并沒有完成收集，因此，評(píng)估綜合影響比較困難。

干旱影響具有相互依存和反饋的特性，這就加大了確定、評(píng)估正面效果和負(fù)面效果的難度。 在2011～2012年干旱中，水用戶都受到了嚴(yán)重影響，農(nóng)業(yè)干旱使中西部和大平原的農(nóng)業(yè)遭受重大經(jīng)濟(jì)損失，地表水和地下水系統(tǒng)受到的環(huán)境影響也很明顯。

各水用戶產(chǎn)生了連鎖影響，如城市景觀損失，糧食供應(yīng)量下降以及食品價(jià)格升高。 在2012年以及以往的干旱中，這些類型的影響都很明顯。

水用戶之間的關(guān)系是相互關(guān)聯(lián)的，例如，削減農(nóng)業(yè)供水來(lái)增加環(huán)境供水，以緩解環(huán)境影響。 這種相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系影響到水的用途，比如2011～2012年的干旱中，通過減少密蘇里河及密西西比河航運(yùn)用水以增加其他用途的用水。 這些決策后果導(dǎo)致了經(jīng)濟(jì)體系和社會(huì)體系進(jìn)一步的連鎖反應(yīng)，最終使畜牧業(yè)生產(chǎn)受到影響，導(dǎo)致供應(yīng)量減少、肉類價(jià)格升高。 這種情況在該地區(qū)很明顯，2013年(甚至于在氣候條件有所改善之后)，大量家畜飼養(yǎng)場(chǎng)倒閉。

這些影響與區(qū)域特定條件有關(guān)，影響的方式、時(shí)間及地點(diǎn)也不同，因此無(wú)法對(duì)影響程度做量級(jí)上的總體估計(jì)。 干旱影響類型主要包括： 糧食減產(chǎn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到影響； 城市用水受到限制； 工業(yè)用水短缺； 酒類生產(chǎn)量下滑； 熱電廠冷卻用水受到限制； 航運(yùn)困難； 水力發(fā)電收入減少； 高溫及低水導(dǎo)致漁業(yè)生產(chǎn)量受到影響； 與水相關(guān)的娛樂機(jī)會(huì)減少。

干旱影響地區(qū)主要包括德克薩斯、中西部以及大平原地區(qū)，本文主要討論3個(gè)流域的水問題，即密蘇里-密西西比河流域、科羅拉多河流域西南部以及科羅拉多河流域德克薩斯地區(qū)。 干旱區(qū)域還包括范圍廣大的奧加拉拉含水層。

就農(nóng)業(yè)影響而言，2012年干旱被認(rèn)為是20世紀(jì)30年代后最嚴(yán)重的干旱，嚴(yán)重影響了美國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。 據(jù)估算，中西部地區(qū)和大平原地區(qū)的總經(jīng)濟(jì)損失約為350億美元，這次干旱被認(rèn)為是2012年僅次于桑迪颶風(fēng)的全球第二大自然災(zāi)害， 總損失中包括直接成本和間接成本，遠(yuǎn)大于保險(xiǎn)承保的損失量。 美國(guó)農(nóng)業(yè)部宣布26個(gè)州大約1 000個(gè)縣受災(zāi)，這也是該部宣布的最嚴(yán)重的自然災(zāi)害。

美國(guó)經(jīng)濟(jì)事務(wù)局2012年的數(shù)據(jù)可以用來(lái)評(píng)估干旱影響，但是其報(bào)告數(shù)據(jù)的種類有限，如農(nóng)業(yè)庫(kù)存變化，該數(shù)據(jù)反映干旱對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響(特別是玉米和大豆)。 干旱使2012年第二季度的GDP降低了 0.17%，第三季度的GDP降低了 0.42%。 玉米保險(xiǎn)賠償費(fèi)抵消第二季度的損失約為60億美元，抵消第三季度的損失約為150億美元，因此受到的綜合影響比GDP變化反映出來(lái)的影響要小。

古茨曼(2013年)在回顧了美國(guó)農(nóng)業(yè)部發(fā)布的現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告后，根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變化的詳細(xì)情況編寫了干旱對(duì)農(nóng)業(yè)影響的報(bào)告。 2012年，全國(guó)玉米產(chǎn)量比2011年下降13%，并導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，牲畜生產(chǎn)商、酒類生產(chǎn)商以及消費(fèi)者都受到玉米價(jià)格上升的影響。 糧食價(jià)格上升，2012年8月，芝加哥商業(yè)交易所玉米期貨價(jià)格創(chuàng)歷史新高，達(dá)到0.34美元/公斤。 2012年，愛荷華州酒類產(chǎn)量下降20%，內(nèi)布拉斯加州下降30%，很多酒類生產(chǎn)廠家整個(gè)下半年關(guān)門歇業(yè)，相對(duì)于2011年每加侖0.063美元/L的利潤(rùn)，2012年生產(chǎn)商損失量為 0.095美元/L。

干旱形成了新的州級(jí)貿(mào)易模式，伊利諾斯州需要從北達(dá)科他州進(jìn)口玉米，該州生產(chǎn)的玉米不含黃曲霉毒素。

牧場(chǎng)和草原干枯導(dǎo)致干草價(jià)格比10a的平均價(jià)格高出60%。 根據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部分類體系，10月底，全國(guó)大約54%的牧場(chǎng)處于差或者非常差的狀況，中西部地區(qū)的冬季小麥產(chǎn)量創(chuàng)下了1985年以來(lái)的最低記錄。牧場(chǎng)情況差、飼料價(jià)格高迫使牧民減少牛的存欄量，美國(guó)牛存欄量達(dá)到1952年以來(lái)的最低。正常情況下，隨著價(jià)格升高，牧民應(yīng)該開始擴(kuò)大飼養(yǎng)規(guī)模，但是牧場(chǎng)糟糕的情況迫使其延遲。 2012年9月，牧場(chǎng)的牛的存欄數(shù)量比上年下降19%。

德克薩斯州普萊恩維尤的嘉吉公司，其設(shè)備處理能力約為美國(guó)?？偞鏅跀?shù)的4%，但是該公司于2013年2月1日關(guān)閉，導(dǎo)致約2 000人失業(yè)。 2012年豬肉產(chǎn)量創(chuàng)造了較高的新紀(jì)錄，屠宰量達(dá)到1 086萬(wàn)頭，比上年增加約10%。

德克薩斯受到的影響、密西西比河流域及科羅拉多河流域的流量狀況以及奧加拉拉含水層地下水開采情況，可以反映由干旱造成的區(qū)域影響。該州的旱情非常嚴(yán)重，所以政府部門和業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)，如德克薩斯農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)站，都對(duì)干旱影響進(jìn)行了大量報(bào)道，大約有19個(gè)社區(qū)(大至城市、小到集鎮(zhèn))實(shí)施了強(qiáng)制性用水管制。 地方政府請(qǐng)求實(shí)施國(guó)家緊急救援，限制下游灌溉；同時(shí)，撥款修建一座新水庫(kù)以及若干水井。

干旱地區(qū)大部分徑流匯入密蘇里河和密西西比河，這2條河的徑流情況可以反映中西部和大平原地區(qū)的旱情及農(nóng)業(yè)受到的干旱影響。 2012年12月，密西西比河水位下降至低水位段，因而要求美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)清除掉妨礙航運(yùn)的石塊，并調(diào)度密蘇里河沿線上游水庫(kù)放水。 陸軍工程兵團(tuán)同意清除石塊的要求，但是聲稱上游有蓄水需求，拒絕了加大放水量的要求， 使流域內(nèi)水沖突加劇。

在奧加拉拉地區(qū)，農(nóng)業(yè)一直飽受缺水的困擾，技術(shù)進(jìn)步使大規(guī)模灌溉成為可能，同時(shí)也使含水層儲(chǔ)水量迅速下降。 地下水開采可以使土地增值，降低干旱的影響，但是由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)向高價(jià)值的糧食品種，致使干旱影響增加，同時(shí)也導(dǎo)致了大量的適應(yīng)性變化。

干旱使糧食價(jià)格上漲、土地升值，許多農(nóng)民因此獲利。 全球糧食和生物燃料需求量的上升推動(dòng)了糧食價(jià)格上漲。 糧食價(jià)格上漲加上農(nóng)作物保險(xiǎn)，預(yù)測(cè)當(dāng)年農(nóng)場(chǎng)利潤(rùn)為1 280億美元，扣除物價(jià)因素后，這一利潤(rùn)是1973年來(lái)的最高。 2012年，土地較2010年升值52%。愛荷華州的土地價(jià)格最高，該州是最大的玉米、大豆生產(chǎn)地區(qū)。

盡管很難對(duì)干旱造成的社會(huì)影響和環(huán)境影響進(jìn)行量化，但是可以收集到很多有關(guān)這方面的報(bào)告。 例如，食物銀行竭盡全力向5 000萬(wàn)人提供糧食，2012財(cái)政年度，政府通過實(shí)施緊急糧食援助計(jì)劃，購(gòu)買了 3.525 億美元的糧食。 一家法院命令德克薩斯州放水拯救瀕臨險(xiǎn)境的鳥類棲息地。