美国科学家盯10年发现大问题：地下水告急，农民被迫打更深的井

科学家数十年追踪美国淡水资源——一项发现敲响警钟。美国国家航空航天局一位科学家和其他专家向《新闻周刊》表示，地下水枯竭可能威胁“国家粮食生产能力”，也关系到美国西南部农业的未来。

这项研究利用NASA卫星数据，评估了2002年4月至2025年11月期间全球陆地水储量的变化趋势。陆地水储量指陆地表面和地下所有水的总和，包括地表土壤水分、根系层土壤水分、地下水、冰雪、植被中储存的水、河流和湖水。

奥尼尔告诉《新闻周刊》，美国西南部含水层长期以来一直被记录为处于“不可持续消耗”的状态，最新研究结果与此前数十年的研究结论一致，都显示“这些含水层的消耗速度超过补给速度”。

这位NASA科学家警告说：“以这样的速度持续消耗，将威胁这些地区灌溉农业的长期存续，以及依赖灌溉农业的乡村经济和粮食生产，还可能迫使农民转向更深、成本更高的水井。”

她说，研究的主要结论是“人类活动，尤其是灌溉和地下水抽取，是全球水储量变化中可测量且普遍存在的驱动因素”，而且“最严重的损失往往比此前较为粗略的方法所能检测到的更为局部化”。

“长期来看不可持续”。NASA的重力恢复与气候实验卫星及其后续卫星GRACE-FO利用精确的卫星数据量化地球重力场的微小变化，由此推断大气、海洋和陆地的质量重新分布。最新研究采用一种创新的GRACE/FO数据处理方法，对全球陆地水储量趋势进行了空间上的细化。

奥尼尔表示：“我们的方法增加了空间精度，可以把损失定位到含水层的具体区域。这种精度有助于指导监测和管理，但它并不改变一个基本结论：这些地区目前的地下水使用方式从长期看是不可持续的。”

她说，从全球来看，地下水枯竭“比早先重力测量方法估计的更强烈、更局部化”，而且“这种信号衰减效应在空间上存在差异”。她指出，针对加州中央谷地和高平原含水层的既有评估和数据处理方法所报告的消耗速度，与最新研究结果大体一致，“尽管我们得出的速度数值略高”。她说：“更确切地说，我们更精确地展示了我们早已知晓的消耗究竟集中在哪里。”

这项研究针对美国的一个显著结果是：在非极地北美地区，配备地下水灌溉设施的土地对水储量趋势的相对影响在统计上最强。奥尼尔解释说，这一结论是在10个变量中得出的，其中5个变量代表人类对土地和水的利用，另外5个代表气候，包括降水趋势和异常。她指出：“这可能意味着，美国的农业地下水抽取是导致长期淡水储量流失的驱动因素，其作用甚至强于降水。”

“令人深感担忧”：对农业的威胁及其他风险。奥尼尔警告说，中央谷地和高平原等美国主要农业区含水层的持续枯竭会带来多重风险。她指出，这些地区供应着美国很大一部分农产品、谷物和牲畜饲料。

她解释说：“持续枯竭威胁着国家粮食生产能力，可能使农业产出以及与之相关的经济活动转向其他地区或依赖进口。地下水位下降还会推高抽水成本，挤压农场利润，加速小农场的兼并或弃耕。”

在中央谷地等地区，地下水持续枯竭还与地面沉降相关。沉降可能损坏运河、道路等基础设施，并可能永久削弱含水层未来的储水能力。这位NASA科学家表示，持续枯竭还增加了美国应对干旱的脆弱性，“因为地下水在干旱年份起到缓冲作用，而当含水层被抽取的速度超过补给速度时，这种缓冲就会不断缩小”。她同时表示：“不过，风险是局部的。这并不是预测美国的每个含水层都会干涸。”

埃里克·珀内尔是BlueServ Technologies公司的创始人兼首席执行官，也是Mirante平台的开发者。该平台帮助供水和污水处理机构识别新出现的运营风险。珀内尔赞同奥尼尔的担忧，他对《新闻周刊》表示：“这些发现令人深感担忧，因为地下水既支撑着灌溉农业，也支撑着饮用水供应。”

珀内尔说，中央谷地和南部高平原的持续枯竭意味着更高的抽水成本、更不可靠的灌溉，以及乡村社区承受的不断加大的压力。他补充说，“在水井真正干涸之前很久，农场就可能面临严重的经济后果”。在抽取持续超过补给的地方，“当前的使用方式就是不可持续的”。珀内尔指出，一个多雨的年份可以缓解压力，但无法扭转数十年的地下水流失。

曼达尔·乔杜里是Land IQ公司的全栈地理空间工程师，他开发的地理空间工具用于农业用水管理、灌溉和水量核算。乔杜里告诉《新闻周刊》：“我认为令人担忧的是农业对地下水的依赖程度，尤其是在地表水有限的情况下。”他指出，如果地下水位持续下降，种植者将不得不在“能用多少水、实际能种什么”上作出更艰难的决定。

依然存在的挑战。乔杜里说，了解一个大区域的地下水正在下降固然重要，但种植者仍需要掌握自己田块的用水情况。他表示：“如果水一直以快于补给的速度被抽走，这显然是难以持续的。”

这位工程师还指出，拥有数据和能够使用数据是两回事。卫星观测、灌溉估算和多年的历史记录固然有用，但这些信息需要以切实帮助人们作出决策的方式传递给他们。他说：“更好的数据本身并不能解决问题，但它为种植者和水务管理者提供了一个更好的起点。”

乔杜里认为，地下水管理既需要全局图景，也需要局部细节。“卫星研究可以显示水储量随时间在哪里变化，但你还需要田块层面的信息来理解农业用水、支持地面上的决策。我认为，把这两者连接起来，正是技术可以发挥作用的地方。”

珀内尔对此表示认同。他说，“更好的测量手段正在揭示早期卫星方法所平滑掩盖的水量损失”。不过他认为，政策制定者应当把这些证据与本地水井监测以及可执行的长期用水预算结合起来。珀内尔说，他的工作重点是在运营风险演变为危机之前识别它。“我们应该把同样的原则应用于地下水，而不是等到水井失效。”《新闻周刊》已通过电子邮件联系加州水资源管理委员会寻求置评。