科罗拉多河正在萎缩

1996 年春天的一个早晨，时任内政部长的布鲁斯·巴比特 (Bruce Babbitt) 站在格伦峡谷大坝 (Glen Canyon Dam) 旁，这是亚利桑那州的一座混凝土堡垒，阻挡科罗拉多河形成鲍威尔湖。在“今日”节目的现场直播中，一个受欢迎的国家电视节目，巴比特打开阀门，将前所未有的实验性洪水注入下游的大峡谷。在旁观者鼓掌的同时，水从张开的出水管中涌出。巴比特称这项实验是测试恢复被大坝破坏的大峡谷生态系统的一种方法，是环境管理“新时代”的开始。杰克施密特对这一幕感到不知所措。他花了数年时间帮助设计这个有争议的实验——该实验使电力公司损失了近 300 万美元的收入——并努力启动它。但与 1963 年大坝建成前席卷峡谷的自然洪水相比，他对《洛杉矶时报》记者说：“这是一场相当微弱的洪水。”这个判决是犹他州立大学河流科学家施密特的典型代表，他思想宏大，说话坦率。在他漫长的研究生涯中，他在揭示科罗拉多河的功能以及自然和人类力量如何重塑并经常破坏它方面发挥了重要作用。尽管他很直率，但施密特是利益相关者和政策制定者的首选专家。他带他们去河边旅行，解释重要的研究结果，在沙子里画图。与其他研究人员一起，施密特推动了政府机构管理科罗拉多河系统的方式发生了深远的变化，科罗拉多河是七个州和墨西哥共享的重要水源。 “杰克在科罗拉多河的科学和政策中显得非常重要，”俄勒冈州美国林务局的水文学家和地貌学家戈登格兰特说。亚利桑那州水资源部主任汤姆布斯查茨克说：“他不怕反击水资源管理人员，也不怕反击环保组织。” “他愿意用科学来尝试寻找实用的解决方案。”随着气候变暖减少了河流的流量，70 岁的施密特正在做出可能是他最重要的努力来塑造他心爱的水道的命运。他和他的同事正在努力为关于水资源的公开辩论注入一剂科学现实，该团队表示，这些辩论经常被一厢情愿或过时的想法所笼罩。最大的错觉：在更干燥的未来将有足够的水来满足城市、农民、电力生产商和其他人的所有需求，同时仍能保护敏感的生态系统和濒危物种。根据施密特和他的同事提出的长期情景，残酷的事实是，一些用户将不得不减少用水，而决策者将面临痛苦的选择，肯定会产生赢家和输家。许多玩家并不急于听到这些信息，特别是计划从河流中排出更多水以促进增长的州。但施密特说，他和他的同事只是希望每个人都了解潜在的分裂权衡。 “我们会提出挑衅性和令人不安的问题，”他说。时机已经成熟，因为破纪录的干旱让人们尝到了更多气候变化可能带来的后果。上个月，鲍威尔湖下游的第二个大型水库米德湖水位降至有史以来的最低水平。与此同时，政府官员正在开始一项为期 5 年的进程，就河流水的使用和管理方面的几项关键协议进行重新谈判。他们征求了施密特的意见。 “由于我们高度重视他们的研究，我们让 Jack 和他的团队出席了我们的领导，”经营着许多主要水坝的联邦垦务局上科罗拉多盆地区域助理主任卡特里娜格兰茨说。

有些人认为施密特的“按原样讲”方法对于制定现实政策至关重要。 “根据研究结果，杰克从不害怕说真话，”施密特建议的环保组织美国河流组织的迈克·菲比格 (Mike Fiebig) 说。而且，他补充说，施密特会“对所有在听的人说话”。对于大陆尺度的河流来说，科罗拉多河并不是很大，但它的重要性却非同小可。发源于落基山脉，其浑浊的水一直对干旱西部的发展至关重要。 1936 年，胡佛水坝建造了至今仍是北美最大的水库——米德湖。大坝的 17 台涡轮机发电，为洛杉矶、拉斯维加斯和其他城市提供照明，并为泵提供动力，将河水从山上输送到加利福尼亚南部。工程师建造了数百公里的运河，将水输送到城市和农民。在科罗拉多州，他们建造了许多隧道，包括一条位于大陆分水岭下方的隧道，将水输送到丹佛。今天，七个州和许多美洲原住民部落有超过 4000 万人依赖科罗拉多河。 0 500 公里 洛杉矶盐湖丹佛胡佛水坝（米德湖） 科罗拉多河格伦峡谷水坝（鲍威尔湖） 上盆地 下盆地 美国 墨西哥 CA NV AZ CO WY NM UT 太平洋 绿河 长期以来，水一直值得争夺1922 年，为了防止冲突，流域内的国家划分了近 20 立方公里的水权，他们认为这只是河流年流量的一部分。该契约将一半的水分配给下流域，那里的城市和农场，尤其是加利福尼亚和亚利桑那州，长期以来用水量是上流域消费者的两倍。另一半承诺给上游盆地，以便未来发展科罗拉多州和犹他州等州。 1944 年的一项后续协议向墨西哥提供水，在那里，这条河的最后一滴水几乎没有流入大海。律师和政治家花了数十年时间对最初契约的条款提出异议，其中部分条款仍有争议。与此同时，越来越清楚的是，该契约建立在有缺陷的假设之上，因为它是在该地区异常潮湿时被撞击的。 1930 年代之后，科罗拉多河在接下来的 4 个十年中平均携带的水量要少得多（见下图）。由于该地区经历了 1250 年来最严重的干旱，过去 20 年又出现了一次衰退；流量比整个 20 世纪的平均水平低约 19%。气候模型表明，随着降水量继续减少和大气变暖，到 2050 年将再下降 30%。热量使土壤干燥并导致植物蒸腾得更多，从而降低了径流效率——到达河流的降水部分。影响不容错过。从空中看，白色石头的浴缸环环绕着自 2015 年以来容量不足 40% 的米德湖以及自 2013 年以来容量低于 50% 的鲍威尔湖。娱乐业浮出水面。多个州的农民预计明年将减少供水。内华达州正在启动新的保护措施，包括禁止在 2026 年后使用科罗拉多河的水灌溉草坪。在一些州，这条不断缩小的河流只会加剧对其流量的要求。 “这是我们的水，”犹他州参议员 Don Ipson (R) 在 3 月宣布。他敦促他的同事支持一项正在等待州长签署的法案，该法案创建了一个新的委员会，以倡导该州发展未来供水的权利。

这种强硬的政治角力凸显了谈判者面临的挑战。他们必须应对仅在 5 年内到期的关键协议以及无情变化的气候。 “所有这一切，”科罗拉多州立大学柯林斯堡分校的水资源政策专家布拉德·乌达尔说，“已经合并成这场缓慢移动的火车残骸。”施密特在远离新泽西郊区的科罗拉多长大。他第一次在宾夕法尼亚州巴克内尔大学的地质学本科课程中瞥见了西南景观。在加州大学伯克利分校攻读硕士学位期间与著名河流科学家 Luna Leopold 的相遇激发了他对自然资源问题的热情。他继续攻读博士学位。在约翰霍普金斯大学，与该领域的顶级专家之一戈登“红人”沃尔曼一起研究水资源政策以及河流如何重塑景观。很快，在格伦峡谷大坝建成后不久，他就陷入了始于 1970 年代的科罗拉多河冲突。屏障几乎使蓄水能力翻了一番，但它极大地改变了大峡谷的河流状况。例如，它切断了造成巨大沙洲的沉积物的供应，并释放出清澈的冷水，使鳟鱼等外来物种取代适应温暖泥泞水流的本地鱼类。为满足电力需求而突然放水，这种称为水峰的操作，扰乱了野生动物、植物和每年漂浮在峡谷中的数千条椽子。环保组织提起诉讼，要求垦务局采取更多措施保护生态系统。作为回应，联邦政府于 1982 年启动了一项耗资 1200 万美元的研究计划，以调查大坝影响。施密特被资助研究大峡谷的沙洲，河流导游抱怨说这些沙洲正在缩小，剥夺了他们的露营地。施密特的研究帮助解释了这些损失，揭示了漩涡水如何在某些地方挖掘沉积物并将其丢弃在其他地方。这项工作“确实为所有关于沙洲动力学的思考奠定了基础，”格兰特说，他是约翰霍普金斯大学施密特的学生。在一次研究侵蚀的寒冷漂流之旅中，施密特和其他人讨论了如何防止损失。在篝火的照耀下，他们在他的实地手册中起草了一份“海滩法案”，勾勒出可以保护峡谷海滩的联邦立法。几年后，来自新泽西州的民主党参议员比尔布拉德利访问了米德尔伯里学院，施密特是该学院的教员。他和三名学生交给参议员一份他们写的关于沙洲侵蚀的报告。布拉德利在下个月访问峡谷以亲自查看问题时随身携带它。

布拉德利和其他立法者正在制定他们自己的法案，该法案成为 1992 年的大峡谷保护法案。它帮助为 1996 年开始的实验性洪水奠定了基础。这个想法是由包括施密特在内的一小群研究人员提出的，是人为的洪水可能会将沙子带到下游。尽管格伦峡谷大坝阻挡了大部分用来冲刷主河道的沙子，但大坝下方的支流仍然供应一些沙子。洪水会将沉积物落到沙洲上。不过，大坝运营商并不急于将控制权交给科学家。 “杰克不得不决一死战，”格兰特说。实验性洪水被证明只是适度成功，这在很大程度上是因为支流没有输送足够的沉积物来产生巨大的变化。环保组织格伦峡谷研究所的联合创始人 Rich Ingebretsen 表示，第一个实验的真正意义在于，大坝运营商现在在决定时考虑环境影响——而不仅仅是电力公司、农民或休闲划船者的需求。何时以及释放多少水。 “它开启了一个新世界，”Ingebretsen 说。 “环保主义者现在第一次与该国历史上的水资源管理者合作。”政策制定者在解决一个远远超出河流生态系统和娱乐机会的问题上的速度较慢：无论是现在还是未来，它供应西方想要的所有水的能力都是有限的。 Schmidt 一直专注于河流动态和制定战略以减轻大坝对生态系统的影响，首先是在犹他州，然后从 2011 年开始，作为美国地质调查局大峡谷监测和研究中心 (GCMRC) 的负责人，该中心有助于指导恢复和管理努力。在杜克大学研究河流科学和政策的 Martin Doyle 表示，他怀疑施密特能否成为一名政府官员，部分原因是他对同行评审论文的坦率态度。 “他总是在他的评论上签名，而且总是很残酷，因为他不能容忍草率的想法。”但施密特在提升员工士气和研究条件方面取得了非凡的成功，多伊尔说。 “他开始将 GCMRC 从监控中心转变为科学中心。” –1 0 1 与平均立方公里的偏差 温度（10 年移动平均值） 径流效率（10 年移动平均值） 0 10 20 30 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 年移动平均值（10 年移动平均） 10用水量（10 年移动平均数） 年供水量 一项研究目标是准确确定实验性洪水何时最有利于生态系统。 “杰克产生了巨大的影响，”2009 年至 2014 年在内政部负责监督水和科学政策的科罗拉多大学博尔德分校研究员安妮卡斯尔说。以反映现有最佳科学的方式进行管理。” GCMRC 的经验还让施密特思考，通常在几十年前做出的区域供水决策可能会阻碍改善河流管理的努力。例如，当他的团队参与编写运行格伦峡谷大坝的新计划以使沙洲更加稳定并保护驼背鲢等濒临灭绝的鱼类时，它无法考虑任何与现有供水协议不一致的变化。这令人沮丧，施密特回忆说：“没有人真正问过这个问题：管理 [整个] 系统最适合大峡谷的方法是什么？”

在施密特于 2014 年离开 GCMRC 返回犹他州后，他想探索这些可能性——不受政治和制度限制。他成立了一个跨学科研究中心，并在 2 年前召集了一个全明星水专家团队进行这项工作，称为科罗拉多河的未来项目。合作者中有：Udall，西部水资源政策的资深人士；埃里克·库恩（Eric Kuhn），规划机构科罗拉多河水源保护区的退休总经理，提供了实用的观点；以及牛津大学的 Kevin Wheeler，他是复杂水文模型的大师。迄今为止，该组织已经发布了六份白皮书。有些涉及技术问题，例如如何改进用于制定水库管理政策的模型。其他人已经仔细审查了热门提案，例如优先考虑在米德湖储存水，并减少在鲍威尔湖的储水量。这项名为Fill Mead First的提议可能是拆除格伦峡谷大坝并恢复其后面峡谷的第一步。 （施密特的团队得出的结论是，这种方法不会节约多少水，并且可能会极大地扰乱下游生态系统。）2 月份发布的最新一期报告首次评估了气温上升和径流下降可能如何危及区域供水。白皮书还研究了未来几十年需求可能如何变化。使用与垦务局和州水务机构相同的计算机模型，称为科罗拉多河模拟系统，该团队研究了许多场景，包括微薄的径流如何将鲍威尔湖和米德湖的蓄水量减少到临界水平。在一个阈值时，大坝涡轮机无法发电。如果水位下降得更低，水库就不能再放水来缓解下游的短缺，让用户任由大自然摆布。由惠勒完成的建模表明，假设目前的干旱持续存在，水库可能会在 2 到 3 个十年内陷入危险区域。为保持一定程度的水安全，该研究发现，上流域用户必须以长期平均水平限制用水量，到 2050 年代，下流域各州可能不得不将其用水量减少多达 40%。 “科罗拉多河的前景在新研究中急剧变暗，”亚利桑那每日星报的头条新闻。 American Rivers 的 Fiebig 说，这是一个“非常大胆而艰难的结果”。内华达大学里诺分校的环境社会科学家 Elizabeth Koebele 说，虽然这对经验丰富的水资源专家来说并不是什么新闻，但“现在将这一 [信息] 带入更广泛的政策对话中是非常具有挑衅性的。”施密特说，结果意味着上游盆地无法开发其所有的水权。使这种情况“完全透明会迫使每个人都处理它。”毫不奇怪，一些团体认为这项研究过于悲观。上科罗拉多河委员会执行董事艾米·哈斯 (Amy Haas) 指出，白皮书使用了 2007 年以来“过时”的用水需求预测。她说，最近的预测预测增加的幅度较小。 （施密特说这些数字不会改变整体情况。）施密特指出，近几十年来，上游盆地的平均用水需求没有增加，而且可能会保持平稳并发生变化。随着燃煤电厂的关闭和农业实践的转变，城市可能会获得更多的水。如果美洲原住民部落决定维护他们的水权并在他们的保留地之外开发或销售它们，其他变化可能会发生。亚利桑那州水资源部的 Buschatzke 表示，该组织发人深省的情景有助于为决策提供信息。 “我们知道他们正在做的是突破极限，这对学术界来说是正确的。”但他表示，该部门必须制定一个各方都能接受的供水计划。他说，一些下游流域团体可能会反对任何要求削减的计划，而具有保护意识的倡导者可能会推动更大的削减。

与此同时，上游流域各州仍然坚决反对放弃未来发展的任何想法。犹他州在过去十年中是全美人口增长最快的州，尽管气候第二干燥，但官员们希望建造一条 225 公里长的管道，以从鲍威尔湖中抽取更多的水。他们不担心这会如何影响下游供应。犹他州新的水资源倡导机构的批评者担心，它会在试图保护该州的水权时否认气候变化的现实。 “犹他州立法机构仍深陷于不现实的时代，”犹他大学政治学家丹尼尔·麦库尔 (Daniel McCool) 说。该州最近的举措相当于“坦率地说，是一场水战宣言”。关于科罗拉多契约的新一轮谈判将揭示各方在承认最坏的情况下愿意走多远。 “这一切都达到了顶点，”Koebele 说。 “极端干旱……确实突显出我们确实需要更具创造性地思考。”施密特小组提出的一些重要想法包括跨越整个流域的新水核算方法，这将允许更灵活的大坝运营，并扩大自愿水库和水权市场交换。即使施密特努力强调一切照旧的风险，他也知道他可能不得不接受另一个艰难的事实：最终，人们可能会再次决定牺牲科罗拉多河的生态系统以获得他们想要的水城市、农场和电力。目前，环境管理计划——包括他帮助设计的一些计划——减轻了现有大坝和其他基础设施的一些最严重的影响。但这还不够，因为气候变化和新的用水需求......