现在的雪脏不脏，雪脏了，水没了

如何缓解美国西部的干旱？答案是限制从荒漠吹向高山的沙尘总量。沙尘和积雪这两种八竿子打不着的事物，怎么会有联系呢？那是因为掺杂在积雪中的沙尘会加速积雪融化，夺去河流的水量。

在科罗拉多州3600多米高的拉夫兰山口（Loveland Pass），夹杂着沙尘的积雪融化后汇入河流。雪与雪崩研究中心的Jeff Derry正在雪上采集样品。摄影：PETE MCBRIDE

撰文：JENNIFER OLDHAM

摄影：PETE MCBRIDE

科罗拉多州拉夫兰山口，水文学者Jeff Derry把铁锹插进了洛杉矶山脉分水岭上最后的雪原中。他在寻找一些特别的东西：尘土。

此地海拔3300多米高，Derry站在膝盖深的雪窝里，铲起雪泥，倒进一个塑料罐里。地质学者们将分析这些沙尘，鉴定其矿物含量，并确定它们来自哪里。就此地而言，沙尘来自于墨西哥的奇瓦瓦沙漠（Chihuahuan Desert），几个月前的一场罕见暴风雪将其带到了这里。

在4200多米高空拍摄的照片显示，埃尔克山脉（Elk Mountains）的积雪蒙上了沙尘。这座山上的积雪是科罗拉多河水系的一部分，而整个水系滋养着4000万美国人。

这座水文气候站所收集的气压和积雪深度等各类冰雪数据，能帮助科学家鉴定含沙尘的雪能产生多少水。

这种设备很罕见，直至最近，科罗拉多州也只有3台。它能测量入射和反射的太阳辐射。

“我是个研究雪的人，但常常谈论的却是沙漠。”Derry说道。他管理着北美洲最大的高海拔雪上灰尘监控网络，其总部距离他所站的位置往西南约480公里。他说：“就水的供给侧而言，我们能做的事情不多，但其中之一就是减少沙尘，让雪在地表停留更长时间。”

今年美国西部地区恶化的旱灾，是科罗拉多州拉夫兰山口严重的沙尘季的诱因之一，茶棕色的雪就是证明。今年春季，有四次，天上下起了土与冰晶的混合物。随后的多场暴雪把沙尘微粒一层层地埋住。随着气温升高，时间推移，六月之前，雪已融化，但一层层灰尘凝结在了地面。

落基山脉上蒙尘的雪原可不单单有碍观瞻。这些沙尘就像是一床毯子；不再雪白的积雪会吸收更多太阳热量，融化得更快，消融时间比没有沙尘的时候甚至能快6个星期。科罗拉多河下游的4000万人口都依赖着持久的积雪来获取饮用水，并在炎热干旱的夏季灌溉220多万公顷的农田。

此外，初期径流的蒸发，每年从科罗拉多河夺去的水量就高达9.5亿立方米，足以为洛杉矶地区提供12个月以上的供水。这种状况为像Derry一样的科学家们提供了难得的机遇：弄清如何摆脱沙尘，让水回归历史首次出现缺水的水系，而这首次缺水意味着河流下游，包括亚利桑那州和内华达州在内的各州得到的水更少。

读懂融雪水

暴风雪带到上山的沙尘，会加速融雪，减少科罗拉多河的水流量。

季节初期的山火产生的一层烟雾萦绕在埃尔克山脉（Elk Mountains）之上。

Derry从雪坑中采集沙尘积雪样品。

科罗拉多河绵延约2253公里，其流域内的水资源管理者们都来找Derry，希望能准确获知春季水流从山上涌下的时间，以及有多少河水可供装满水库。

Derry就职于科罗拉多州西南部锡尔弗顿市的雪与雪崩研究中心（Center for Snow & Avalanche Studies）。随着美国西部遭遇大约500年来第22年最严重的干旱，他所从事的研究开始引起人们的注意。这次严重而广泛的干旱史无前例，让气象学家和水资源管理者对如何预测未来感到束手无策。科学家们称，美国西部正在经历“干旱化”，即向“日益缺水环境”的永久性变迁。

科罗拉多河下游的水资源管理者们，排在接受冰雪融水的队伍末端，急切地想确切知晓沙尘如何影响可用水量。

“每个迹象都表明，明年我们将进入科罗拉多河缺水的第一年。”亚利桑那中部计划（Central Arizona Project）的高级政策分析师Mohammed Mahmoud说道。该计划负责为亚利桑那州80%的居民供水。

他补充说：“当我们的水系如此接近影响供水量的阈值时，像雪上的沙尘这样的东西绝对会成为一个大问题。”

随着气候变化将干旱范围扩大，美国西部将变得更加荒芜。此外，石油和天然气开发、放牧和越野车破坏了土壤外壳和固定泥土的植物，干旱也阻碍了荒漠从这些影响中恢复。所有这些都加剧了土壤侵蚀，并导致过去20年间沙尘暴的数量增加了60%，至每年48场。一些沙尘暴将大盆地和科罗拉多高原的尘土卷到落基山脉的雪上，把雪染成红色、粉色或棕色。

水资源管理者们正在向Derry捐赠资金，希望他可以量化雪上沙尘的影响。据科罗拉多河研究中心称，他们希望为面临着“迫切水供应危机”的科罗拉多河水系“巩固”宝贵的水资源。

在科罗拉多州褐铃山斯诺马斯荒野区（Maroon Bells Snowmass Wilderness），一名滑雪者在3600多米高的含沙尘雪原上滑过。

“这个问题很迫切。”科罗拉多大学的研究人员Jeffrey Deems说道。他同时也是空中雪域观测公司（Airborne Snow Observatories, Inc.）的联合创始人。该公司利用航空器上的仪器来测量雪的深度，雪的含水量，以及沙尘对融雪的影响。

Jeffrey Deems补充说：“今年的沙尘很多，而如果没有沙尘的话，今年初的融雪本可以推迟一些。那会产生或破坏一些水系。我们已经看到了多洛雷斯河（科罗拉多河的一条支流）正在干涸。”

沙尘影响着水资源供应，引发了经济和生态涟漪效应，导致农场用水减少，威胁鱼类生存，而落基山脉却并非受影响的唯一一个地方。科学家发现，2017年，迅速干涸的大盐湖中吹起的微粒，使犹他州瓦萨奇山脉（Wasatch Mountains）的融雪速度加快了约25%，威胁着该州价值14亿美元的滑雪产业，以及盐湖城的水供应。去年5月，撒哈拉沙漠的灰尘将欧洲阿尔卑斯山脉的积雪变成了橘色。

在科罗拉多州，Derry在非营利性地研究着变化的气候如何影响雪系。作为工作的一部分，他和他的员工们会在3月中旬至5月份沙尘事件最高发的时段，至少3次到访11个高海拔地点。在每个地点，他们都会把积雪一直挖到地面。他们测量雪中的水量，标记出雪坑中的灰尘层数，与天气预报的数据结合，预测径流季节沙尘可能影响融雪的时机和速率。

据Derry称，在格尼兹利峰（Grizzly Peak）观测点的中心，沙尘可能会迫使积雪更早地融化，从拉夫兰山口雪原流下。Derry站在被野花环绕的高山草地上，摘下他那褪色的红色球帽，挠了挠头，解释着他如何把自己观测点的数据与附近美国农业部自然资源保护局积雪遥测（Snow Telemetry，Snotel）站点的信息相关联。

径流提早的危险

从德里站着的地方顺流而下，蛇河（Snake River）在茂密的灌木丛中潺潺流过。这条冰冷的河流汇入了迪伦水库（Dillon Reservoir），它属于丹佛水利局辖下供养150万人的水利系统之一。该系统的供水主管Nathan Elder利用NRCS的信息和Derry的雪坑观测数据，对长期影响做出决策。

他说：“如果雪上沙尘导致融雪径流较早出现，就必须要更早地蓄住这部分水，意味着你要尽早排干水库，前一年的时候预留少一些水。”融雪径流历史上出现在5月底到6月，而如今则出现在4月、5月。

拉斯维加斯城外的米德湖（Lake Mead）是美国最大的水库，如今蓄水量仅有库容的35%，高于海平面325米，创历史新低。如果米德湖的水面低于海拔327米，下游的科罗拉多州就要宣布缺水。如果8月份预计1月1日将出现此类缺水现象，管理科罗拉多河的法律要求亚利桑那州、内华达州和墨西哥州强制削减用水。

对于干旱的美国西南部的农场主而言，因沙尘覆盖而导致融雪径流较早出现，意味着粮食减产，因为，在炎热的夏季，河里将没水可用。

“雪上的沙尘让我们的缺水状况愈加复杂。”科罗拉多州南部的第四代农场主、里奥格兰德河水源保护区（Rio Grande Water Conservation District）总经理Cleave Simpson说，“我们从灌溉干草地里的收获越来越少了，而这些干草都是用来喂奶牛过冬的。如果草地没产出，我们就得去买干草，但由于西部大部分地区都干旱，干草价格也很高。”

往西北320多公里，科学家们在Derry最密集使用的地点参议员贝克盆地（Senator Beck Basin）做了试验。他们也在致力于解答关于灰尘影响水量供给的许多疑问。他们在3680多米高的研究区域所获得的成果，对全世界都有启示意义。

在圣胡安山脉上一个2.9平方公里的地方，研究人员正在努力更准确地测量积雪中的水含量，理清沙尘中包含有什么微粒，以及它们如何吸收太阳辐射来加速积雪融化。他们希望最终能用这些测量数据建立水文模型，更好地预测融雪的时机和速率。

减少沙尘

“这完全就是侦探工作。”美国地质勘探局退休资深科学家Rich Reynolds说道。他分析了Derry的样品，试图将灰尘与该地区沙漠的晶粒大小和矿物质含量联系起来。

他补充说：“我最近看了这些数据后，让我最惊讶的是，灰尘的成分每年都不一样，每个地方也不一样。”

科学家们还在努力研究是什么导致了这些差异。他们利用卫星数据推测，科罗拉多州山脉上覆盖的灰尘常常来自科罗拉多高原、落基山脉南部和西部。四角地区，即犹他州、亚利桑那州、新墨西哥州和科罗拉多州交界的地方，是目前旱灾最严重的地方。

像高原这样的沙漠并非天然尘土飞扬。该地区大多归联邦政府所有，因此就需要允许钻井、放牧、游憩等利用方式。土壤专家们正在努力量化哪些活动产生的尘土最多。

“现在有机会减少四角地区的灰尘，但非常困难，这是一个很大的难题。”美国地质勘探局西南生态科学中心的生态学家Mike Duniway说，“我觉得把这类比成沙尘暴一点也不过分。这是人、土地利用活动和天气综合作用造成的大规模侵蚀。”

科学家们正在紧锣密鼓地开发模型，让土地管理者们用来估测新的开发会搅起多少尘土。在联邦土地上进行此类开发之前，模型估测出的信息将会用于环境评估。

Duniway和Derry都认为，随着科学家们正在尽力更深入理解如何减少灰尘，在沙漠里居住、工作和玩耍的人们确实可以减少每年冬季飘到积雪上的尘土。他们可以沿着现有道路走，而在高度敏感的干旱地区更是要限制全地形越野车和越野摩托车的越野行为。

Duniway说：“荒漠地区的旅游已经井喷式发展。目前测量到的最高尘埃通量来自犹他州汉克斯维尔（Hanksville）附近的一个越野车区域。人们开车的方式、开车的地点和雪地上的灰尘之间绝对有关联之处。”