美國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年發生的干旱對美國產生了嚴重的經濟、社會和環境影響，有人認為，其影響不亞于20世紀30年代發生的“黑色風暴”。 無論是強度還是范圍，2011年和2012年的干旱都創造了歷史記錄，且這一情況一直持續到2013年。 盡管干旱在美國是普遍現象，特別是大平原及中西部地區，但是這次特大干旱還是引起了政治領域和水管理領域的眾多響應。

本文介紹了美國2011～2012年的干旱旱情、干旱引起的各種響應及其在不同領域產生的影響，特別是對農業和食品價格的影響。 對這次干旱引起的響應與25 a前的干旱響應進行了對比，當時曾經對干旱響應進行過類似的評估。 本文的評估是基于各種綜合文件和報告。

2 干旱特征

美國國家干旱減災中心官網稱，2011～2012年發生的嚴重干旱范圍較廣，創造了極端氣候記錄。 中西部以及德克薩斯州的旱情尤其嚴峻，但是，統計數據及主要河流流量資料顯示，就區域層面而言，這樣的情況遠非最壞。

嚴重的干旱引起了媒體的廣泛關注，由于前期條件、時間以及地點不同，所以很難概括干旱的特征。 近期的一項研究表明，盡管干旱發生頻次和程度可能會隨著氣候的變化而增加，但是全球干旱的增加被夸大了，實際上，在過去的60 a內，干旱發生頻次基本沒有發生變化。 盡管如此，美國2011～2012年干旱的嚴重程度、影響范圍和持續時間確實創造了歷史記錄，引起了廣泛關注。

干旱發生的地點和時間由美國干旱監測中心發布，該中心由設在內布拉斯加大學林肯分校內的國家干旱減災中心與農業部、國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處于特大干旱狀態。在美國干旱分級體系中，特大干旱為程度最嚴重的干旱。 盡管隨著月份的不同干旱區域也隨之變化，但是總體而言，2013年出現嚴重干旱的區域與2012年差別不大。 最新數據表明，截止到2013年3月，嚴重干旱的面積已經有所減少。

圖1 干旱面積及程度(來源：國家干旱減災中心(2013年))

為了確定干旱特征，需要一套適用于全國或者區域的分級體系。 在美國國家干旱減災中心制定的干旱等級中，特大干旱是5個等級之一。 分級情況見表1。

表1 國家干旱減災中心確定的干旱等級

干旱的范圍和程度隨著時間和空間的變化而變化。 查閱美國國家干旱減災中心的每周檔案可知，2011年7月的特大干旱范圍創造了歷史記錄，國土面積的9.99%處于特大干旱狀態，德克薩斯州和中西部地區的旱情尤為嚴重；2012年7月10日，美國干旱范圍擴大到國土面積的 80.75%(干旱等級從D0到D4)，創造了當時的干旱范圍之最。 同時，2012年也是有歷史記錄以來最熱的一年。

對于正在發生的干旱，由于其歷時、程度和范圍都不確定，且每一次的干旱都有不同的特點，因此，將其與歷史干旱對比存在著困難。 20世紀30年代發生的3輪沙塵暴被稱為“黑色風暴”，是美國20世紀標志性的干旱，大平原某些地區的干旱甚至持續了8 a之久。 50年代，大平原及中西部地區遭受了持續5 a的干旱，而其時全國范圍的干旱也持續了3 a。 60年代，美國東北部城市遭受嚴重干旱。 1987～1989年的干旱，最嚴重的時候，甚至波及全境范圍的36%，盡管其影響范圍不如“黑色風暴”(最嚴重的時候，影響范圍達到全境的70%)，但是，國家氣候數據中心2013年資料顯示，這次干旱卻是截止到當時美國歷史上損失最大的一次干旱，也是損失最大的一次自然災害。

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個州，2013年3月,美國政府發布了該次干旱的評估報告。 評估結果認為，中部大平原區降水不足，主要是因為墨西哥灣的潮濕空氣在春末時未像往常一樣北移，海洋條件、人類活動引起的氣候變化不是主要原因。 由于2012年5～8月降水嚴重不足，使旱情迅速爆發。自1895年開始有降水記錄以來，這一次的降水不足最為嚴重，比“黑色風暴”期間的1934年和1936年的情況還要嚴重。

通過氣候觀測資料可以看出干旱的嚴重程度，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個河段的狀況來說明2011～2012年特大干旱的綜合影響。這3個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。 選擇這3個河段是為了能夠反映干旱地區出流量隨時間的變化情況。

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在內的美國中部廣大地區的氣候變化情況。 圣路易斯站的年徑流量能夠反映該區域的流出水量，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70年代和80年代因干旱而造成年徑流量較小外，在歷史實測資料中，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，盡管就氣象條件而言，該地區的干旱創造了歷史記錄，但是，對于河流流量來說，卻非歷史最低。 但是，無論年平均流量大小如何，日平均流量低則使圣路易斯地區的航運出現了問題，公眾呼吁政府應協助維持航道通暢，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絕大部分地區的情況。 盡管科羅拉多河流域的居民對干旱習以為常，2012年實施的節水措施和水短缺依然讓他們感到不便。 考慮到干旱、半干旱地區的高蒸散發，一般用估算天然徑流量來說明流域產流量及其狀態，亞利桑那州利斯費里以上的天然徑流量通常被用來說明流域產流量。 如圖3所示，在20世紀70年代以及21世紀初發生的干旱中，該河的流量達到最小值，不過美國墾務局的資料(2013年)顯示，近年來，流域產流量已經接近多年平均水平18.5 km3。 這一結果表明，盡管該河流域部分區域處于干旱地區，但是總產流量并不能說明流域的短期干旱狀況。 由于人們關注的是流域長期情況，因此，必須慎重對待這一觀測數據，2013年流域總產流量繼續下降。

圖3 1967～2009年科羅拉多河利斯費里天然徑流量(資料來源于美國墾務局(2013年))

為了說明流域總的蓄水狀況，可以對包威爾湖的水位展開研究。 該大型水庫的蓄水容量為29.6 km3。 來源于美國農墾局的該水庫水位庫容曲線顯示，2010年水庫蓄水量已由2004年的低點9.9 km3恢復到 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。 由胡佛壩形成的下游米得湖，其水位在2013年也持續下降。

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下降趨勢，2011年12月1日總蓄水量達極小值，僅略高于1951年9月9日的歷年最小值。 這些調節湖泊中的水是管理局能夠調控的儲量，湖泊總蓄水量出現極低值，河道流量同時出現歷年最小值，標志著管理局的水用戶面臨緊急情況。 干旱實際上始于2007年德克薩斯中部的一場大暴雨之后，這場暴雨的降雨量高達483 mm，2009年是氣候相當干燥的一年。 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水量創歷史新低，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℃的天數達100 d。 2012年較為濕潤，沒有爆發干旱，由于前期干旱，湖泊來水量在最低來水量中排位第5。 在歷年流域年來水量最小的10個年份中，2006年后就發生了5次。

3.4 奧加拉拉含水層

另外一種闡述干旱強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科他州， 自20世紀30年代開始就被大量開采，為降低旱災損失作出了貢獻。 相關研究表明，1987～2009年地下水位在緩慢下降，2012年的研究報告表明，未來地下水位可能會明顯下降。 開采地下水較高的能源成本、大眾對地下水位下降長期影響認識的進一步提高，在一定程度上降低了這種可能性。 據估算，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%，但是這對于依賴該含水層的大片農業區來說卻非常重要。 相對于整個含水層的長期影響，開采成本和局部嚴重影響問題顯得更為突出。

3.5 干旱影響

根據媒體報道和經濟研究資料，2011～2012年的干旱對美國中部和大平原地區產生了諸多影響，但是這些不同地點、不同時間的影響報告都是零碎的，缺少綜合分析，很難進行綜合視角上的評估，綜合分析需要準確的數據和確定的時間邊界與地理邊界。 因此，就本次干旱評估而言，其中的一個教訓就是難以進行綜合影響評估。

本文對于干旱影響的總結，基于政府、商業以及媒體的報告，受制于數據和報告的局限性。 這對于經濟影響、社會影響和環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，大部分報告都是關于農業影響的，其他方面影響的信息很零散。 農業影響報告由美國農業部完成，但是其他方面的影響并沒有完成收集，因此，評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、評估正面效果和負面效果的難度。 在2011～2012年干旱中，水用戶都受到了嚴重影響，農業干旱使中西部和大平原的農業遭受重大經濟損失，地表水和地下水系統受到的環境影響也很明顯。

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

水用戶之間的關系是相互關聯的，例如，削減農業供水來增加環境供水，以緩解環境影響。 這種相互關聯的關系影響到水的用途，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用水以增加其他用途的用水。 這些決策后果導致了經濟體系和社會體系進一步的連鎖反應，最終使畜牧業生產受到影響，導致供應量減少、肉類價格升高。 這種情況在該地區很明顯，2013年(甚至于在氣候條件有所改善之后)，大量家畜飼養場倒閉。

這些影響與區域特定條件有關，影響的方式、時間及地點也不同，因此無法對影響程度做量級上的總體估計。 干旱影響類型主要包括： 糧食減產，農業生產受到影響； 城市用水受到限制； 工業用水短缺； 酒類生產量下滑； 熱電廠冷卻用水受到限制； 航運困難； 水力發電收入減少； 高溫及低水導致漁業生產量受到影響； 與水相關的娛樂機會減少。

干旱影響地區主要包括德克薩斯、中西部以及大平原地區，本文主要討論3個流域的水問題，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。 干旱區域還包括范圍廣大的奧加拉拉含水層。

就農業影響而言，2012年干旱被認為是20世紀30年代后最嚴重的干旱，嚴重影響了美國的經濟增長。 據估算，中西部地區和大平原地區的總經濟損失約為350億美元，這次干旱被認為是2012年僅次于桑迪颶風的全球第二大自然災害， 總損失中包括直接成本和間接成本，遠大于保險承保的損失量。 美國農業部宣布26個州大約1 000個縣受災，這也是該部宣布的最嚴重的自然災害。

美國經濟事務局2012年的數據可以用來評估干旱影響，但是其報告數據的種類有限，如農業庫存變化，該數據反映干旱對農業生產的影響(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%。 玉米保險賠償費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變化反映出來的影響要小。

古茨曼(2013年)在回顧了美國農業部發布的現場報告后，根據農業生產變化的詳細情況編寫了干旱對農業影響的報告。 2012年，全國玉米產量比2011年下降13%，并導致連鎖反應，牲畜生產商、酒類生產商以及消費者都受到玉米價格上升的影響。 糧食價格上升，2012年8月，芝加哥商業交易所玉米期貨價格創歷史新高，達到0.34美元/公斤。 2012年，愛荷華州酒類產量下降20%，內布拉斯加州下降30%，很多酒類生產廠家整個下半年關門歇業，相對于2011年每加侖0.063美元/L的利潤，2012年生產商損失量為 0.095美元/L。

干旱形成了新的州級貿易模式，伊利諾斯州需要從北達科他州進口玉米，該州生產的玉米不含黃曲霉毒素。

牧場和草原干枯導致干草價格比10a的平均價格高出60%。 根據美國農業部分類體系，10月底，全國大約54%的牧場處于差或者非常差的狀況，中西部地區的冬季小麥產量創下了1985年以來的最低記錄。牧場情況差、飼料價格高迫使牧民減少牛的存欄量，美國牛存欄量達到1952年以來的最低。正常情況下，隨著價格升高，牧民應該開始擴大飼養規模，但是牧場糟糕的情況迫使其延遲。 2012年9月，牧場的牛的存欄數量比上年下降19%。

德克薩斯州普萊恩維尤的嘉吉公司，其設備處理能力約為美國牛總存欄數的4%，但是該公司于2013年2月1日關閉，導致約2 000人失業。 2012年豬肉產量創造了較高的新紀錄，屠宰量達到1 086萬頭，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域影響。該州的旱情非常嚴重，所以政府部門和業務機構，如德克薩斯農業實驗站，都對干旱影響進行了大量報道，大約有19個社區(大至城市、小到集鎮)實施了強制性用水管制。 地方政府請求實施國家緊急救援，限制下游灌溉；同時，撥款修建一座新水庫以及若干水井。

干旱地區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的旱情及農業受到的干旱影響。 2012年12月，密西西比河水位下降至低水位段，因而要求美國陸軍工程兵團清除掉妨礙航運的石塊，并調度密蘇里河沿線上游水庫放水。 陸軍工程兵團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， 使流域內水沖突加劇。

在奧加拉拉地區，農業一直飽受缺水的困擾，技術進步使大規模灌溉成為可能，同時也使含水層儲水量迅速下降。 地下水開采可以使土地增值，降低干旱的影響，但是由于農業生產轉向高價值的糧食品種，致使干旱影響增加，同時也導致了大量的適應性變化。

干旱使糧食價格上漲、土地升值，許多農民因此獲利。 全球糧食和生物燃料需求量的上升推動了糧食價格上漲。 糧食價格上漲加上農作物保險，預測當年農場利潤為1 280億美元，扣除物價因素后，這一利潤是1973年來的最高。 2012年，土地較2010年升值52%。愛荷華州的土地價格最高，該州是最大的玉米、大豆生產地區。

盡管很難對干旱造成的社會影響和環境影響進行量化，但是可以收集到很多有關這方面的報告。 例如，食物銀行竭盡全力向5 000萬人提供糧食，2012財政年度，政府通過實施緊急糧食援助計劃，購買了 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境的鳥類棲息地。