2011年4月，当创纪录的降雨与密西西比河下游流域的春季融雪混合在一起时，液态灾难向南蔓延，迫使人们做出艰难的选择：美国陆军工程兵团炸毁了河流系统中的一道堤坝，以拯救伊利诺伊州开罗市免受洪水侵袭，但代价是超过10万英亩的农田被淹没。孟菲斯下达了强制撤离令，洪水淹没了历史悠久的比尔街。官员们开启了路易斯安那州的两个溢洪道，以保护新奥尔良和巴吞鲁日，牺牲了农场和沿海牡蛎床。
根据工程兵团的数据，这场危机最终造成了28亿美元的损失。这只是近期发生的众多例子之一，表明这条不安分的河流一直在冲击周围的社区。2015-16年冬季，整个流域都遭受了异常的洪水袭击，2017年暴雨过后，伊利诺伊州、阿肯色州和密苏里州的部分地区再次被洪水淹没。每年春天，融雪都会使密西西比河水位上涨，但由于2018年2月的强降雨，孟菲斯的河流水位比往常提前一个月达到了洪水警戒线。
现在，一项新的研究提出了这样一种可能性：人类为控制这条强大的河流所做的许多努力，反而可能使其特大洪水更具破坏性。研究人员本月在《自然》杂志上报告称，过去五个世纪以来，密西西比河下游所谓的百年洪水（定义为在任何一年中发生概率为1%的大规模洪水）的量级增加了20%。大部分增长发生在最近150年，也就是人类对河流的工程改造最为密集的时期。“我们疏浚了河道，我们拉直了河道，”这项新研究的主要作者，东北大学海洋与环境科学助理教授塞缪尔·穆尼奥斯说。“我们使坡度更陡峭，我们用混凝土垫包裹河流，并用堤坝衬砌河流。”
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穆尼奥斯解释说，由此产生的物理原理很简单。由于几乎没有曲折的余地，也没有可以蔓延的洪泛区，密西西比河的水在某些地方被限制在相对狭窄的通道中，这使得洪峰流量高于原本的水平。穆尼奥斯和他的同事估计，百年洪水量的增加中约有75%是由于河流工程造成的，其余部分归因于自然气候周期。然而，该研究未能将人为气候变化的影响纳入考虑范围，这使得洪水水位上升在多大程度上是由工程造成的，以及在多大程度上是由气候变暖驱动的，这个问题仍然悬而未决。
放大的洪水
路易斯安那州立大学的地理学家克雷格·科尔顿（未参与这项新研究）表示，如果任其自然发展，密西西比河会沿着蜿蜒曲折且不稳定的路径流动。在过去的1万年中，这条河流“来回摆动”，当它沉积的沉积物阻塞了它的路线时，就会改变河道。他说，如果不是人类的巨大努力，这条河流很可能在1973年的特大洪水期间改变了它的出口，并将排入阿查法拉亚河，而不是它现在流经的人工路线，然后到达墨西哥湾。
人类对密西西比河的控制已经在路易斯安那州海岸造成了明显的问题。例如，上游筑坝会截留原本可以堆积河流三角洲的沉积物；这使得海岸更容易遭受快速侵蚀。但路易斯安那州立大学的土木工程师克林顿·威尔逊（也未参与这项新研究）表示，自然流动的密西西比河将摧毁许多依赖这条河流的经济活动。威尔逊指出，这条河流是一条至关重要的航运路线，大型驳船永远无法在自然的蜿蜒河道中航行。科尔顿说，自从1927年一场历史性洪水考验了工程兵团对河流的初步驯服以来，河流工程的三个首要目标一直是保护航运、新奥尔良和密西西比河下游沿岸的石化工业。
穆尼奥斯说，尽管人类对密西西比河做了很多事情，但我们对人类开始干预之前它的行为方式缺乏了解。最古老的水位计记录仅涵盖150年，而这段时期是在人类工程开始之后才开始的。穆尼奥斯和他的同事试图通过对密西西比州和路易斯安那州三个牛轭湖的底部沉积物进行采样，将这一记录追溯到大约1500年。牛轭湖是以前的河道，因沉积物而被切断；它们保留了当这些湖泊仍然是河流干流的一部分时，河流携带的所有沙子和淤泥。
穆尼奥斯说，洪水留下的沉积层很突出，因为流速更快的河流会携带并沉积更大的沉积物颗粒。为了更精确地确定正式记录开始之前发生的洪水日期，该团队还转向了另一个数据来源——树木。包括橡树在内的某些树种在被淹没时会显示细胞层面的损伤，这在树木的生长轮中是可见的，从而提供了河流溢流时间的年度记录。
研究人员还提取了自19世纪末以来保存的书面记录中的数据。综合来看，他们的结果表明，近几十年的百年洪水（以每秒立方英尺的水量计算）比500年前的百年洪水大约大20%。
穆尼奥斯说，洪水流量（或流经给定点的水量）的增加是“水文学家有时称之为‘洪水放大’的原因”。“你正在把可能是一次中等事件变成一次更大的事件。” 揭示放大洪水因素一直是这项新研究的难点。
气候变化在哪里发挥作用？
除了人类自19世纪以来为河流增加的基础设施外，气候也影响着洪水的严重程度。两个自然海洋温度周期影响着密西西比河流域的湿度，但该团队的模型发现，这些周期只能解释洪水量级增加的25%。穆尼奥斯说，人类工程解释了其余部分。
但《自然》杂志上为这项新研究撰写社论的古气候学家斯科特·圣乔治说，这排除了全球变暖以及随之而来的降水变化可能对洪水水位产生的影响。
一些研究试图理清这些气候线索。犹他州立大学气象学家西蒙·王领导的一项研究于2017年发表在《地球物理研究快报》上，发现2016年路易斯安那州南部发生特大洪水的降水量可能比1985年以来没有变暖的情况下重20%。2016年发表在《水文与地球系统科学》上的一篇论文表明，过去一个世纪的变暖可能至少增加了1.4倍的洪水发生几率。
但王说，全球变暖引起的降水变化对密西西比河广阔区域的洪水产生何种影响，取决于这些变化何时何地发生。河流的大部分洪水发生在春季，此时降雨与融雪相结合。因此，春季降雨量或冬季降雪量的多少可能会影响洪水水位。而这些降水变化发生在哪里——例如，在密西西比河上游或下游——会影响水流入河流的位置，以及哪些地区可能发生洪水。气候科学家仍在努力找出这些季节性和区域性降水趋势。
圣乔治说，在降雨模式可能发生变化的同时，气温升高也可能影响土壤蒸发和植被水分蒸腾，从而影响最终有多少水进入河流及其支流。他说，人类也一直在通过土地利用和农业实践的变化来影响水的流入。“我认为[这项新研究的]解释是合理的——而且是可能的，”他补充道。“但我认为，我们也需要更多信息来真正理清人类改造——河流工程——是否是唯一可能导致密西西比河洪水变得更加严重的原因。”
穆尼奥斯和他的同事没有在这项研究中解决气候变化问题，正是因为这些因素的不确定性，但他表示他们希望在未来的工作中这样做。圣乔治说，解决这个问题的一种方法是关注密西西比河的上游，那里的管理较少。他指出，如果河流北部地区的洪水在很长一段时间内显着增加，那将表明气候是更大的驱动因素，而最小的变化则意味着河流工程。
科尔顿说，无论最终的主要罪魁祸首是谁，密西西比河的堤坝、溢洪道和其他人造结构都不太可能在短期内消失——尤其因为仍然有处理高水位流量的过剩能力。例如，位于路易斯安那州庞特库佩教区的摩根扎溢洪道只开启过两次：一次是在1973年，另一次是在2011年。科尔顿说，在过剩能力耗尽之前，州政府或工程兵团不太可能从根本上改变他们对河流的态度。“关于河流管理的决策在很大程度上是人为的，”他说。“我们必须了解河流的大小、水文和物理特性，但是……这些决策是金融、政治和区域性的，与科学关系不大。”