水是生命之源，覆盖了我们生活的这颗蓝色星球地表约71%的面积。它们在海洋、大气、地表、地底等循环，构建了我们赖以生存的稳定气候和生态。但随着人类活动日益频繁，自人类诞生以来，一直平稳的全球水循环，第一次被打破了。

全球水经济委员会10月17日发布的一项最新报告指出，自工业革命以来人类活动强度显著增加，全球水循环平衡首次被打破。

根据该报告测算，全球水循环失衡将导致约30亿人口面临水资源紧缺的风险。若不采取行动，到2050年，缺水将使全球一半以上粮食生产面临巨大风险。

什么是全球水平衡呢？

首先，水与地球各种物质一样，都有固态、液态、气态。但不同的是，水是自然界中唯一的一种三态同时并存的物质。

宏观来看，在太阳辐射、低温冷冻和地心引力作用下，水可以在“云雾”、“流水”和“冰雪”三种状态间丝滑切换，并在地球不同圈层内不断发生相变、移动，从而构成全球水循环。

具体来说，全球水循环指的是自然界的水在太阳辐射能量和地球重力的共同驱动下实现在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈中通过蒸发(蒸腾)、水汽输送、降水、下渗、径流等环节连续运动的过程。

为了准确评估水循环过程的时空分布，我们把河流、湖泊和含水层中的水统一归为“蓝水”，储存在土壤和植物中的水分归为“绿水”。地表径流和含水层的“蓝水”以及土壤及植物体内中存储的“绿水”在太阳热能的作用下转变成为水蒸气并上升到大气中，后发生凝结形成我们看到的云雾。在大气流动的推动下，云团移动并发生降水，不同来源的水最终以雨、雪、冰雹或雨夹雪的形式释放回地球表面，这样的循环反复进行，亘古不断。

在过去很长一段时间内，对于全球尺度的水循环的研究重点都在河流、湖泊和含水层中的“蓝水”，对于土壤和植物中的“绿水”重视程度不够。

此次全球水经济委员会的最新报告指出，人类破坏性的土地利用和滥用水资源，与人类工业活动导致的极端气候叠加，使全球水循环失去了千百年构建的微妙平衡。而自然界水循环失衡又将进一步使得水资源的时空分布更加紊乱不均，极端干旱和特大洪涝将更加频繁发生。

那么，全球水循环的“最大元凶”到底是谁？

和那些我们肉眼看得见的地表径流“蓝水”相比，一个看不见水形态的“大水库”成了这次报告重点提及的水循环失衡原因。那就是人类对于土地利用的改变使得土壤和植物中的“绿水”发生了自然自身不可修复的水循环缺口。

大量地表植被、土壤和沉积物在人类钢筋混凝土的围攻下节节败退，降水无法有效渗透到地下；森林过度砍伐和单一高耗水作物的推广种植，导致植物自身涵养水分总量急剧下降；以及日益扩张的工业化进程对于水体的大量消耗和污水沉积，导致自然水体水量日益下降。

此外，作为水循环的源头，大量的人类活动让水的蒸腾受到巨大限制，大气流动的水量下降导致干旱地区更加缺水。而温室气体排放等诱发的全球变暖，会导致区域性的海洋和陆地上水的蒸发速度加快，大气的不稳定导致好不容易蒸腾到大气的水汽在短时间高强度的释放，导致干旱和洪涝交替出现。

我们必须得承认，这样的水循环失衡并不是一刹那就发生。自然有强大的自我修复机制，但面对在工业革命加持下，急剧升高的人类活动强度对地表的持续破坏性改造，最终有了报告里“人类有史以来首次打破全球水循环的平衡”的结论。

那我们又该采取什么行动让水循环回到它原本的平衡正轨呢？

如报告中着重提到的我们长久忽视的“绿水”，可能也是我们现今亟需采取行动的关键。

众所周知，土壤和植物中的水（绿水）不仅对陆地生态系统健康有极其重要作用，而且可以起到调节全球气温的作用。植物和土壤中释放水蒸气，会使“绿水”返回到大气中，又作为降水重新回到地面。有研究测算，单单“绿水”一项可能占据全球年平均降雨量来源的三分之二。而且，和海洋、湖泊及河流等水循环的区域性特征明显不一样的是，“绿水”的高效供给能在地表全域发生，使得水资源的时空分布更加合理，干旱和洪涝交替的强度也会大幅遏制。

我国水资源面临时空分布不均和用水供需错配的巨大挑战。从横向地理分布来说，长江流域及其以南地区国土面积占全国的36.5%，其水资源量占全国的81%；而北方地区国土面积占全国的63.5%，其水资源量仅占全国的19%。而从纵向时间分布来说，以降雨径流等为代表的水资源主要集中在夏秋两季，而冬春两季则相对较少。从水资源供需角度来说，目前我国水资源80%分布在长江流域及其以南地区，而耕地的分布却是南少北多。华北平原耕地面积约占全国的40%，而水资源只占全国的6%左右，加剧了北方地区缺水的程度。针对水资源分布不均的严峻局面，我国提出了“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路。从加大植树造林和退耕还林(绿水)进行水源养护、到江河湖海(蓝水)等水域生态治理、到终端用水分配及高效循环等全流程进行了细致的全面管理。以最大决心推动包括“绿水”、“蓝水”在内的域内水资源涵养恢复，切实为社会可持续发展和生态环境建设提供充足的水资源保障。

水是生命之源，也是工农业发展的重要生产要素。

水循环失衡首当其冲就是世界范围内的主要农作物生产会受到威胁，后续将衍生粮食价格剧烈波动，大量人口营养不良甚至饥荒等恶劣后果。

此外，水循环失衡导致的水资源紧张会影响大量工业生产的正常进行，使得世界范围内经济产出大幅下降。据此次全球水经济委员会报告测算，如果水循环失衡问题持续到2025年，全球各国的GDP可能会减少8%，低收入国家的损失可能会更高，甚至达到GDP的15%。

我们必须意识到，水和空气一样，是这颗蓝色星球的最大类的公共产品，水循环失衡不仅与各行各业的未来前景息息相关，更是国家安全、经济稳定和社会发展的重要基石。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者：刘强 西湖大学工学院牧原实验室 副研究员

审核：戴云伟 中国气象局 高级工程师

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 科普中国创作培育计划

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