一项长期计划，旨在认识苏联河流的流动能够对北极冰盖和北半球的气候所产生的深远影响

现在人们严重关注人类的活动正在影响或即将影响地球的气候的可能性。最令人关注的是所谓“二氧化碳温室效应”，其威胁是长期性的全球增暖趋势。但是这个问题是如此庞大，其牵连又是如此之广，以致它所引起的争论只能涉及一般问题——事实确是如此，大气圈二氧化碳含量增长究竟是化石燃料燃烧还是热带雨林破坏起更大的作用，这个问题仍在讨论。这种气候平衡的深刻变化，单单以目前所拥有的气候变化知识，是不能精确地、详细地论述其广泛的含义。但是在过去几年里，人们对气候变化的了解，已增进到如此地步，使他们预测人类特殊活动对于气候的影响——在大范围内而非全球范围——成为现实。这种有计划的活动之一——几乎可以作为这种气候影响的预测的典型例子——是一项苏联规划，旨在把西伯利亚大河从流向北冰洋改道向南，使之流入新垦农业土地。

东安格里（East Anglia）大学气候研究室的一个小组目前正在研究这种规划的含义，这项研究是美国海军研究部门资助的一个规模比较大的计划中的一个组成部分，其目的是确定北极海冰范围在过去时期的变动幅度以及如果可能的话，找出其原因，并确定预报海冰的潜在可能性，其时间跨度从几个月到许多年。这个由Mick Kelly和Phil Jones领导的气候研究室小组正在寻找这样一个事实，即河流改道计划引起的反馈，可能波及整个北半球气候系统。

这项研究是气候研究室工作的扩充，研究室在它成立的最初几年就以它的气候再造活动——运用历史上或其他方面记录告诉我们过去气候情况——而取得声誉。研究室研究活动的扩充是由于外界对特殊气候变化，特别是那些与人类影响有关的气候变化需要进行预报的结果。这种要求预报的外界压力甚至在五年前尚未产生，它表明人们从那时起对于研究气候变化的态度发生了多么大的改变。

外界人士对于气候变化的见解（至少包括那些掌管钱财的若干外界人士），在重点上有所转变，这种转变的背景是当前为人们熟知的事实，即七十年代早期的作物歉收，接着是苏联在谷物市场上的大量采购，世界小麦价格上涨一倍，以及一种流传的信念，认为世界仅供糊口，现挣现吃。全世界粮食储备应付一个月左右是足够的，但如果我们在全球范围内歉收一年，那就不够了。人口的增长和把农业推向大规模的单一作物生产的农业政策使得我们日益容易感受气候变化的影响，不管气候本身是否变得愈来愈反复无常。

苏联，拥有在中央计划经济控制下的世界大面积土地，已为适应人们需求而在改造自然方面作了最惊人的努力，并且他们希望能克服这些问题。他们作了很大的努力开发哈萨克和中亚细亚处女地，使哈萨克的农业人口在过去25年里大约增加了一百五十万。目前这个共和国有三千六百万公顷可耕土地，其中许多土地每年所获降水不到300毫米。当前计划是依赖大规模灌溉使作物产量增加三倍。来自额尔齐斯河的供水已达到哈萨克处女地离中心点较远的村落。一连串的水库，长达1000公里，伸展到干旱的贝特 - 派克 - 达拉（Bet-Pak-Dala）沙漠。在兼控自流井的情况下，该地区正经历一次农业革命。果然，尽管在传统的产粮地区，例如乌克兰所发生的作物歉收，迫使苏联于1972年在国际市场上大量采购粮食，但正是由于这些新垦土地上的出产，使经济免于全面崩溃，并使政府在为国内消费购买粮食的同时，实践给东欧国家出口粮食的承诺。

五年计划

总的说来，苏联农业土地的改进，表现在1978年这一年里，就使二百万公顷土地获得灌溉或排水，其中半数正是新灌溉土地。在1979 ～ 1983五年里，打算耗费400亿卢布，即相当于前十年的费用，投资于这样一种规划，它将使一千万公顷以上新排灌土地和总面积超过三千七百万公顷的沙漠和山地投入耕作。按照这个计划，到八十年代中期，这些改良后的土地所生产的农作物，将超出苏联农业总产量的三分之一。

但是这样宏大的规划带来了一个相当严重的大问题。由于需要从中亚细亚阿姆河和锡尔河取得灌溉水，咸海的水平面已下降了1.5米，如果还没有其他可代替的水源，按照供水计划，这个海可能完全消失。里海的海平面也在下降中，至少部分原因是由于伏尔加河水被用于灌溉，由于盐度的增加和水流的变化，渔业受到威胁。

这些困难怎样才能克服呢？对于苏联计划工作者来说，严重的问题需要根本性的解决办法，他们设想把伯绍拉河（目前流入白海）改道南流注入伏尔加河以至里海，并把若干流量取道伏尔加河和顿河之间运河以及顿河本身，注入亚速海。高达每年15立方公里，相当于该河年流量15%的水量，将以这种途径被抽调出。

与之同时，这个计划将在中亚使鄂毕河和叶尼塞河改道向南，穿过图尔盖草原注入咸海，沿途为哈萨克提供更多的水。这项巨大工程计划将开辟一条长2500公里，宽200到300米具有航行深度（约12米）的运河。从河流来的水将利用目前正在设计中的抽水机，使其水位提高到100米以上，并用比较小的运河、隧道、水库和抽水站所组合的网状系统，操纵流量高达400立方米/秒水流的移动。

西密执安大学的米基林（Philip Micklin）为美国国家科学基金会查阅了苏联文献并合成一个有内在联系的总的图像，但是该计划的详细情况还是模糊不清和不能肯定。主要是根据对泄漏出来资料的专门解释，使得我们能够预报这个计划有多少将付诸实行以及何时实行。大约有100个苏联研究机构在对改道规划的含义，进行范围广泛的评价时，普遍被牵连进去，其结果，在重点上有了一些转移。例如，不再建议在开凿中施用核装置。米基林还指出在苏联内部对大规模河流改道规划所产生的环境后果是有争论的，并且说这些因素定下了一个政府认为能够实施的上限。然而，这个上限是很高的，同时，米基林认为在第十五个五年计划的内容中，大规模河流改道“对于进一步的经济成长是十分重要的”，而且当权者“醉心于付诸实施”。

在这个基础上，能够抽调30 ～ 35立方公里/年的北方河水的设备建设看来在八十年代中期是可以动工的，这是第一期传输工程，也许只是从鄂毕河抽调水，流量为25 ～ 30立方公里/年，开始于九十年代中期。当下世纪的头十年，当叶尼塞河纳入规划，从这两条河流改道来的水量可能达75立方公里/年。实际上，有关鄂毕河和叶尼塞河改道的一些方案已经着手进行，包括500公里长的额尔齐斯—拉干达运河，为哈萨克处女地离中心点较远的外围村落输送供水，而且正在向塔吉克延伸，为新的国营农场和工业中心提供用水。

显然，这个计划在改道区域会产生重大的环境影响，这些因素对当前苏联计划立下了上限。但是它们可能产生范围广泛得多的气候影响，这就是研究小组对它们发生兴趣的原因。关键性因素是西伯利亚河流，特别是鄂毕河和叶尼塞河，在维持北冰洋冰盖中所起的作用。

许多气候学家相信，极地海冰的存在是保持冰期和间冰期型式的关键性因素，这种形式在过去几百万年的地球气候史中起了主宰作用。有一天，当大陆漂移足使暖水深入到如今几乎被陆地所封闭的北冰洋时，冰块将消失，地球将有几百万年的暖和气候期。但是，现在看来，北极水体盐度平衡的微小变化能够做出同样的结果。

北冰洋顶层水的盐度要比几百米深处水的盐度小得多。尽管淡水要比盐水更易结冰，但这不是保持北冰洋冰冻的机制。更确切地说，淡水的低密度确保它像一个盖子一样盖在下面密度较大的海水的顶上，防止暖水到达表面。从表面到400米深处之间，由于盐度增加而产生的密度增加要比在同一深度内因温度上升3℃所引起的密度减少大20倍。暖流向上升的旧的说法只是适用于其他事物都相等的条件下，这种情况在北极是不存在的。因而，存在着一个由于盐度造成的逆温层，最冷的又是盐度最低的水浮在表面。

五年以前，华盛顿大学的Knut Aagaard和L. K. Coachman告诫：“如果流入北冰洋的淡水全部被切断，那么保持表面寒冷和结冰的盐水层将在十年内消失，如果叶尼塞河和鄂毕河（这两条河在它们之间提供了维持盐水分层所需的淡水输入的三分之一）离开北冰洋而改道，“盖子”将从大约一百万平方公里的欧亚流域消失。这将对极地冰冠产生灾难性影响。”事实确是如此，鄂毕河和叶尼塞河流量的明显减少也可能会使北冰洋的洋流系统受到影响，同时影响西伯利亚沿岸的春天的解冻，秋天的结冰和冰块在冬天的扩展。至今还没有一个人在计划把西伯利亚大河全部截流，但是气候研究室小组目前正在认真对待设想计划中规模比较小的（按全球词义）影响。

这些规划按人类标准来看其规模是如此之大，它们又以何种方式挤入全球性事故的大范畴中去，这可以把它们与其他大河流相比较就可以知道。鄂毕河与叶尼塞河两条河流加起来的总流量约为泰晤士河的400倍，也相当于全球最大河流亚马孙河年流量的七分之一。这两条西伯利亚大河，凭其本身资格，在世界大河名列中，处于五条最大河之一。它的流量有极强的季节性，当五月下旬和六月上旬雪融化后，流量达到顶峰值。鄂毕河平均流量为12,000立方米/秒（400立方公里/年），叶尼塞河为18,000立方米/秒（550立方公里/年），亚马孙河为150,000立方米/秒（4,800立方公里/年）。对这种天然河流的人为改动所产生的影响程度是使流入北冰洋的淡水在二十一世纪的头十年约减少百分之五（很可能），而如果最宏伟的计划上了马，到二十一世纪中叶，将产生一个高达百分之二十的永久性流量减少（这看来是不大可能发生的）。为了估计北极冰盖的潜在效应，这些数字必须与注入到北冰洋的淡水的天然年变率和十年变率同时考虑。首先是，如果最近历史上有几年河流流量的天然波动从长期平均数下跌了百分之五，那么对这些年的海冰形态的研究将对改道规划的可能后果提供若干线索（尽管这种永久性减少与同样大小的偶然性波动很不相同）。其次是，如果淡水流量的变率小于百分之五，那么通过对北冰洋盐度分层的完全改变，河流改道计划显然会有巨大的影响力。

尚未预测的详情

流入北冰洋的淡水的平均流量很不明确，但是这个平均流量的历年变动范围已被精确地定下来。正如把苏联计划与注入到北冰洋的淡水的历年变化进行参比一样，气候研究室小组正在分析一系列气候数据以确定西西伯利亚气候变动的原因以及该地区在北半球气候系统中所起的作用。这种调查研究产生了涉及到鄂毕河和叶尼塞河以及喀拉海的海冰范围的一个可能发生的反馈机制的发人深思的证据（参见附言）。就从他们出版刊物上所搜集到的资料来看，苏联当局并没有认识到这个反馈机制；尽管这种概念还需要充分检验，但是他们对这种涉及面很广的规划，估计其潜在环境影响，显示出有困难。

西西伯利亚海冰/天气反馈机制

北半球大气环流的统计分析资料表明：北半球变率主要形式之一影响西西伯利亚，并与鄂毕河和叶尼塞河主要的流量的逐年变化以及与喀拉海的冰情况相关。当这种形式发育得很好时，比正常更为强烈的东风沿西伯利亚海岸猛吹，阻止了冰块从喀拉海漂流到开阔的北冰洋，从而使喀拉海冰盖增加。

与之同时，有一个增强了的气旋活动（低压系统）以及在鄂毕河与叶尼塞河集水区所增加的降水，使这两条河流的流量增长。流注到喀拉海的大量淡水，通过冰块在秋季的加快出现，又加强了东风的直接效应。

新加大的冰范围是否会影响大气环流，这一点还需要估计。但是，大气环流，河流流量和冰块范围之间相互作用的复杂性，确是需要人们更多地了解局部气候系统的运转情况以及了解它对于它的任何组成部分，例如鄂毕河和叶尼塞河的流量所起变化的敏感性。但是这里至少有一个暗示，即鄂毕河、叶尼塞河流量的减少，可能使受灌溉地区的降水减少。

更广泛的含义

计划中的河流改道可能在降水方面给一些地区带来有害影响，这些地区正是那些设想中将享受灌溉之利的地区，不仅有这种可能性，而且还有其他深远的含义。喀拉海的冰漂流到开阔的北冰洋，并通过东格林兰洋流最后进入北大西洋。而北大西洋冰的范围在决定欧亚大陆的气候条件时起重要的作用。

这种改变将波及北半球气候系统，但其影响究竟有多远，要说出它还为时过早，但是气候研究室小组通过论证河流流量长期变化的一种特殊“远效应”，已肯定地把这种预测从通常只能作模糊预测的著名的“棒球场”中搬出来，而进入到一个能更精确地确定的领域——也许是一个网球场？他们如今所需要的是追溯到一百年或更多年以前的数据，以这些数据为基础，联系周围条件，能作出改道的后果预报。遗憾的是这两条河流年流量的可靠数字只是三十年代后才有，要追溯更早的数据，牵涉到一种技术的采用，这就是气候研究室所建立的技术——从历史上的和有关的证据筛选气候资料。

看来确是如此，到目前为止，计划中的百分之五流量削减，使流量下降到本世纪“正常”变率的末端边缘，并且有可能使系统转变成一个新型式（请不要忘记，今后仍将有高于和低于新平均值的天然波动）。在七十年代，流量是大的，这也许可以被看作是回复到在1940 ~ 1969期间是常见的那种情况——但是这种乐观估计没有考虑到也能作出相反趋势的任何天然过程。如果改道计划确实导致极地冰盖的缩小并使北极增暖，那么会使广大地区气候发生变化，并且可能是半球规模的。这种变化也许后来表明是有利于平衡的，尽管过去的经验提示：一个后果是将使苏联的计划灌溉区降水减少1但是如今看来，我们确已具备技能，能作出关于什么样后果的清楚预报，规划是否应当在预报作出之前就订出呢？幸亏这一次警报远在事先就发出，计划本身的实施又经历了这样长的时间，在主要改道工程动工之前，有充足的资料可资采用——这是可能的，证据是够过硬的，也是够早的，能对计划提出修改。苏联当局肯定是关切潜在的环境影响，但在苏联以外，独立的评价也肯定是需要的。

[New Scientist，1979年12月6日]