科罗拉多河是一条生命线。它从科罗拉多州和怀俄明州中部的落基山脉流出，穿过美国其他五个州、11 个美国国家公园和墨西哥的两个州，行程 1450 英里，为 4000 万人供水，支持无数野生动物，灌溉超过 500 万英亩的农田。而这条河流正面临危险。
不仅人类正从该水源中抽取不可持续的水量，而且异常低的降水量和炎热干燥的条件多年来一直在使其萎缩——这种令人担忧的趋势可能会随着气候变化的影响而恶化。“在某种程度上，水就是生命，我们失去科罗拉多河——甚至只是它的水量减少——对该地区都具有巨大的影响，”国家奥杜邦协会科罗拉多河项目主任詹妮弗·皮特说。然而，尽管这条河流非常重要，但科学家们一直很难确定随着全球变暖，其流量可能会下降多少。美国地质调查局高级研究科学家克里斯·米利认为，这个问题既令人不安又令人着迷。“我被拉入了河流流域中真正发生的事情的谜团，”他说。“我的兴趣近乎痴迷。”
这种痴迷变成了一年沉浸在数据中的研究。周四发表在《科学》杂志上的结果表明，到本世纪中叶，这条河流的流量可能会比 1913-2017 年的历史流量减少 14% 到 31%。
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米利和他在美国地质调查局的同事克里斯塔·邓恩创建了一个极其详细的计算机模型，该模型分析了水如何通过降水、融化的积雪、蒸发和其他关键过程进出科罗拉多河流域。但是，由于有几个物理参数的值难以测量（例如，流域中任何给定位置的土壤可以容纳的最大水量），研究人员运行了该模型多达 50 万次——每次都调整这些未知参数——直到他们找到 171 个版本，这些版本非常出色地再现了历史记录。然后，他们将新的改进模型投射到未来几十年，以估计如果流域温度升高 1 摄氏度（1.8 华氏度），河流可能会发生怎样的变化。答案是令人沮丧的：其流量将下降 9.3%。基于一系列气候情景，米利和邓恩继续预测，到本世纪中叶，与历史值相比，科罗拉多河的流量可能会减少多达 31%。
该研究表明，科罗拉多河的未来取决于积雪，积雪是其主要水源，因为随着积雪在春季和夏季逐渐融化，产生的水会渗入地下、河流及其支流。“我们发现积雪覆盖层充当着保护罩，”米利说。其高表面反射率或反照率会反射回入射的太阳辐射，并使下方的地面保持相对凉爽。但气候变化正在减少该保护罩的范围，使更多的太阳辐射能够穿透地表，从而产生一系列连锁反应。土壤和树木中的大量水分可能会蒸发。剩余的大部分积雪和地下水也会如此，几乎没有水流入河流。
科罗拉多州立大学高级科学家布拉德·乌达尔没有参与这项新论文，他称其研究结果——尤其是流量下降 9.3%——“令人震惊”。乌达尔与人合著了一份 2017 年的研究，该研究表明，每升高 1.8 华氏度，流量将减少 3% 到 10%，因此米利和邓恩的数字位于该范围的上限这一事实引起了他的注意。但他并不怀疑研究人员的结果，他说，这些结果比之前的研究更加详细。“我认为他们做得更优雅、更严谨，”他说。“你必须非常认真地对待这个结果。”
乌达尔认为，这些发现将对水资源管理者和用户产生重大影响。“这条河里的每一滴水都在被使用。任何这样的减少都会造成严重的痛苦，”他说。但他希望保护管理者能够找到最佳的前进路线。“我喜欢说，‘嘿，如果我们少了 20%，那仍然意味着杯子是 80% 满的，’”他说。“让我们变得聪明而精明，弄清楚如何利用我们所拥有的。”与此同时，同样没有参与这项新研究的皮特也受到了去年达成的一项决议的鼓舞，该决议是美国七个拥有这条河流的州同意自愿减少用水量。
尽管如此，皮特仍然担心科罗拉多河将继续变化——而且是以不可预测的方式变化。尽管科学家们在预测全球气温上升的影响方面取得了重大进展，但这些预测无法包括河流中水流量的内在变异性。例如，历史记录显示，由于积雪量的变化，河流流量可能会在一年内降至约 400 万英亩英尺，而在另一年内攀升至约 2400 万英亩英尺。（一英亩英尺是覆盖一英亩面积、一英尺深的水量，约合 326,000 加仑。）* 此外，这些研究无法考虑到积雪量减少将在美国西南部产生的许多更广泛的变化。早期的融雪不仅会形成更暗、更易吸收水分的土地，还会使夏季和火灾季节提前到来。这一过程将进一步使该地区干燥，并减少流入科罗拉多河的水量。
“水有点像一种无声的公用事业，”皮特说。“人们往往不会考虑它或担心它。但潜在的影响是巨大的。”
*编者注（2020 年 2 月 2 日）：这句话在发布后经过编辑。它最初将英亩英尺描述为覆盖一英亩面积、一英尺深的水量。