问题

如果我们控制径流量,减少河流注入海洋的水量,在全球气候变暖海平面上升的背景下,能否控制海平面不动?

回答
这是一个非常有趣且复杂的问题,涉及到水循环、人类工程以及气候变化的相互作用。简单来说,如果我们能够通过工程手段精确地控制全球所有河流的径流量,并且其效果能够抵消全球变暖导致的海平面上升,那么理论上是可能在一定程度上“控制”海平面不动的。但现实情况远比这复杂得多,而且实际操作的可能性极低。

让我们详细地剖析一下其中的逻辑和挑战:

1. 理解海平面上升的根源

在讨论控制径流量之前,我们必须清楚海平面上升的两个主要驱动因素:

热膨胀 (Thermal Expansion): 海水随着温度升高而膨胀,这是导致海平面上升的最大贡献者。海洋吸收了地球系统中绝大部分多余的热量。即使不考虑冰川融水,仅海水自身的热膨胀就足以引起海平面上升。
冰川和冰盖融化 (Melting of Glaciers and Ice Sheets): 格陵兰岛、南极洲的冰盖以及世界各地的山地冰川正在以前所未有的速度融化,这些融水最终汇入海洋,直接增加了海水的体积。

2. 控制径流量的潜在机制与影响

控制河流径流量,即减少注入海洋的水量,可以通过几种方式实现:

修建大型水库和蓄水工程: 这是最直接的方式。通过修建水坝,我们可以拦截河流中的水,将其储存在水库中。这些水可以用于灌溉、发电、城市供水等,但也会减少流入海洋的总水量。
改变土地利用方式: 例如,大规模的植树造林或恢复湿地,可以增加土壤的蓄水能力和蒸发量,减少地表径流。但这种影响通常是区域性的,且难以大规模抵消海洋热膨胀。
地下水抽取与管理: 虽然地下水最终也可能通过泉水或地下径流汇入海洋,但如果大量抽取地下水用于陆地使用(如农业灌溉),并且这些水因蒸发、植物蒸腾或人类使用而离开水循环系统,理论上也算是一种“非流入海洋”的量。然而,过度抽取地下水本身会引发一系列环境问题,如地面沉降和咸水入侵。

3. 控制径流量能否抵消海平面上升?

这里我们遇到了核心的难题。要通过控制径流量来抵消海平面上升,其关键在于:你截留的水量必须等于海平面上升所带来的额外水量。

让我们做个粗略的估算:

海平面上升的速度: 目前,全球平均海平面上升的速度大约是每年34毫米。这意味着一年之内,海洋体积增加了大约75100立方千米的水量(这个数字只是一个非常粗略的估算,实际计算需要考虑地球的形状和海水的密度变化等复杂因素)。
河流径流量: 全球河流径流的总量是巨大的,但大部分水会自然蒸发、渗入地下或被植物吸收。最终注入海洋的淡水总量也是非常可观的。

挑战在于:

水量巨大的差异: 海平面上升带来的水量增加,主要是由全球范围内巨大的冰盖融化和海水热膨胀引起的。冰盖融化是将陆地上的固态水转化为液态水并注入海洋。热膨胀则是海洋自身体积的增加。这两个因素加起来,其水量是极其庞大的。要用我们对河流径流量的“控制”来抵消如此巨大的水量,我们需要截留的水量将是天文数字。
“控制”的定义: 我们所说的“控制径流量”主要指的是河流。但河流只是水循环的一部分。如果我们要真正实现“不让流入海洋的水量增加”,我们需要考虑所有能影响水分进入海洋的途径,包括地下水流、冰川和冰盖的融水流速变化、甚至大气水分传输到海洋的变化。
热膨胀是无法通过控制径流量来抵消的: 海水的热膨胀是因为海洋吸收了大气中的热量。即使我们把所有河流的水都截留下来,也无法阻止海水继续升温和膨胀。这是一个能量平衡的问题,而非水量的问题。
冰川和冰盖融水是核心问题: 对于海平面上升,最大的增量来自于冰川和冰盖的融化。控制河流径流量,就好像在阻止一个小水龙头漏水,而冰川融化则是一个巨大的水库在崩塌,两者不在一个量级上。我们不可能通过“控制”河流的入海口来阻止格陵兰岛和南极洲冰盖的融化。
工程可行性与成本: 在全球范围内修建足够多的、能够截留如此巨大水量的大型水库或进行如此大规模的土地管理改造,其工程量将是前所未有的。所需材料、能源、人力、以及对生态环境的改造,将是毁灭性的,并且成本高昂到几乎不可能实现。

4. 实际操作的潜在后果和不可能性

即使我们忽略上述巨大的挑战,尝试大规模控制径流量,也会带来灾难性的后果:

全球水资源分配的剧变: 大规模截留河流径流将不可避免地引发国际争端和区域冲突。下游国家的水资源供应将受到严重影响。
生态系统的破坏: 河流是无数生态系统的生命线。改变河流的流量、流速和季节性变化,将彻底摧毁依赖河流生存的湿地、三角洲、沿海生态系统以及河口生物群落。海洋的盐度平衡也会受到影响。
地下水系统的枯竭: 为了截留更多水,可能会过度抽取地下水,导致地面沉降、海水入侵(在沿海地区)、以及地下水源的长期枯竭。
地质稳定性: 在河流源头或中游修建巨大的水库,可能会改变地壳的应力分布,理论上存在诱发地震的风险(尽管大型水库诱发的地震通常是小震级,但规模巨大则难以预测)。
改变地球水循环的整体性: 水循环是一个全球性的、相互关联的系统。试图局部“控制”一个环节,必然会对其他环节产生连锁反应,而这些反应是复杂的、难以预测的,且可能产生更坏的后果。

结论:

总而言之,通过“控制径流量,减少河流注入海洋的水量”来控制全球海平面不动,在理论上是行不通的,原因主要在于:

1. 海平面上升的主要驱动力(热膨胀和冰盖融化)与河流径流量的规模不在一个量级。 即使我们截留了所有河流的淡水,也无法阻止海水因升温而膨胀,也无法阻止巨大的冰盖融化。
2. 这是一种“头痛医头,脚痛医脚”的策略,没有抓住问题的本质。 问题的本质是地球整体能量失衡导致的水体增温和固态水融化。

现实情况是,控制径流量只能是适应海平面上升的一种局部、有限的策略(例如在某些低洼地区建造防洪堤坝或人工排水系统),而无法成为全球性地“阻止”海平面上升的手段。 要真正解决海平面上升问题,我们必须从源头上——也就是减少温室气体排放,减缓全球变暖——入手。任何试图通过改变水循环来“对抗”海平面上升的宏大工程,都将是徒劳无功,甚至可能带来更严重的生态和环境灾难。我们能做的更多的是适应已经发生和将要发生的海平面变化。

网友意见

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不能。即使全球地表河流的总径流量变成零,随着气候变化、平均气温上升,全球海平面平均高度还是会继续上升,而且减慢的幅度不大。

过去几十年间,海平面上升的主要影响因素是热胀冷缩。从 1993 年到 2018 年,海水热膨胀贡献了海平面上升幅度的 42%,温带冰川融化贡献了 21%,格陵兰岛冰盖融化贡献了 15%,南极冰盖融化贡献了 8%[1],抽取地下水等因素贡献了剩余的部分。

  • 2019 年以来,南极冰盖的融化和崩塌速度屡次刷新观测史上的最高纪录,冰盖下方的融解通道不断蔓延。看起来,今后南极冰盖融化对海平面上升的贡献会逐步超过热胀冷缩。
  • 陆地上蒸发的水蒸气有一部分会在海洋上空加入降水,冰川融化、抽取地下水之类不完全通过河流径流输入大海。地下水亦会在地下与海水交流。
  • 二十世纪,人类从地下抽取了超过 4500 立方千米淡水,若这些水同时注入大海,可将海平面升高 12.6 毫米,是二十世纪海平面升高幅度的 6% 多一点[2]。即使人类不抽,这些水也会有一部分流入大海,但不会这么快。

参考

  1. ^ WCRP Global Sea Level Budget Group: Global sea-level budget 1993–present, Earth Syst. Sci. Data, 10, 1551–1590, https://doi.org/10.5194/essd-10-1551-2018, 2018.
  2. ^ https://dx.doi.org/10.1029%2F2011GL048604

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