干旱定义

干旱是指比通常更干燥的情况。根据这个定义，干旱是指在一个特定的地点和季节，与正常的可用水量相比，存在水分短缺。干旱可能持续数天、数月甚至数年。干旱对受影响地区的生态和农业的损害通常是严重的，并对当地经济产生负面影响。在热带地区，每年的旱季会大大增加干旱的发生和随后的野火的可能性。炎热时期会加速水分蒸发，可能显著加剧干旱状况。

由于气候变化，世界上大部分地区的气候经常经历日益极端和不可预测的干旱，而树木年轮学研究可追溯至1900年。环境、经济和社会影响是干旱的三种影响类型。湿地干涸、野火数量和强度增加以及生物多样性丧失是环境影响的一部分。对能源行业的水源供应问题，渔业、狩猎和农业生产力下降，食品生产成本上升，以及城市经济的水源供应中断，只是负面经济影响中的一部分。对受此现象直接影响的人们（极端高温）的有害影响，高昂的食品价格，因歉收、缺水等原因造成的压力，只是社会和健康影响的几个例子。长期的干旱导致了大规模迁徙和人道主义危机。

许多植物物种，包括仙人掌科（通常称为仙人掌）的植物，都具有耐旱性适应，例如更小的叶片和蜡质角质层，以提高其抵抗干旱的能力。同时，其他物种在旱季期间会保持休眠种子状态。草原和沙漠等干旱生物群落是由半永久性干旱形成的。干旱生态系统通常生产力低下。

智利阿塔卡马沙漠经历了有记录以来最长的干旱（400年）。由于对粮食供应和社会的影响，人类历史上一直倾向于将干旱视为“灾难”。干旱是一种自然灾害，人们有时试图将其解释为超自然力量或人为自然灾害的产物。

定义

根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的第六次评估报告，干旱是“比正常情况更干燥”。根据这个定义，干旱是“相对于特定地点和季节的平均可用水量而言的水分亏缺”。

根据国家综合干旱信息系统（一个多机构合作伙伴）的定义，干旱是指在很长一段时间内降水不足导致缺水。美国国家海洋和大气管理局（NOAA）国家气象局办公室将干旱定义为对大面积地区的人员、动物或植被产生不利影响的降水不足。

衡量和描述干旱是困难的；它是一种与缺水有关的复杂状况。到20世纪80年代初，已有150多种关于“干旱”的定义被记录下来。不同的地理位置、需求和学科视角反映在各种定义中。

类别

根据水分不足发生在水循环的哪个环节，干旱的三种主要类型是气象干旱、水文干旱以及农业或生态干旱。水文干旱的迹象包括水库的低径流、溪流流量和储存水平。在生态或农业干旱期间，蒸发和土壤水分不足的结合对植物造成压力。一些组织还包括另一类：社会经济干旱，当由于天气原因造成的缺水导致特定经济商品的供不应求时发生。社会经济干旱是一个类似于缺水的概念。

虽然多种干旱的起因各不相同，但其影响是相似的。

• 气象干旱是指在很长一段时间内降水低于平均水平。其他类型的干旱通常紧随气象干旱之后。随着干旱的持续，其对当地居民的影响以及周围环境的状况会逐渐恶化。
• 水文干旱是指储存的地下水、湖泊和水库的水量低于当地重要阈值的情况。水文干旱可能需要更长的时间才能显现，因为它们包含了已经储存但尚未使用的水。除了单纯的降雨减少之外，这可能由其他因素引起，类似于农业干旱。例如，2007年，哈萨克斯坦从世界银行获得了一大笔资金，用于将苏联时期从咸海抽取并输送到其他国家的水归还。其最大的湖泊巴尔喀什湖也面临因类似情况而干涸的危险。
• 农业或环境干旱通常会影响生态系统和作物生产。由于灌溉过度、不利的土壤条件以及因考虑不周的农业措施而造成的侵蚀，作物可用的水量不足，也可能阻止这种状态的发生，而与降水量变化无关。

原因

总而言之，降水不足。

对流雨、层状云降水和地形雨是造成降水的一些机制。与涉及不太剧烈上升运动和持续时间较长的降水的层状活动相比，对流过程包含显著的垂直运动，可能导致该区域的大气在小时内发生翻转。降水可分为三类：无论它是否以冰的形式落下，还是以液体水的形式落下并立即冻结，或以液体水的形式落下但未冻结。大多数干旱发生在平均降雨量低的地区。

当这些因素在很长一段时间内未能提供足够的降水量积聚在地表时，就会发生干旱。高反射阳光、高压系统频率高于平均值、携带大陆性气团而非海洋性气团的风以及高压脊可能导致或加剧干旱。高压脊也可能阻止或限制特定区域上空的雷暴活动或降雨的发展。一旦一个地区进入干旱状态，反馈过程包括当地干燥空气、可能助长热核脊的高温天气以及低蒸腾作用会加剧干旱状况。

旱季

热带辐合带（通常称为季风槽）在热带地区造成明显的湿季和旱季。在旱季，湿度低，干旱的可能性大大增加，水坑和河流干涸。由于这些水坑的稀缺，许多食草动物被迫迁移以寻找更肥沃的地区，这导致了缺水。斑马、大象和角马只是其中的一些物种。由于植被缺水，常常发生丛林大火。随着温度升高，水蒸气消耗的能量更多，因此需要更多的水蒸气才能使相对湿度达到100%（或使温度下降到露点）。更温暖的天气会加速果蔬的生产，增加植物的蒸腾作用和蒸发，从而加剧干旱状况。

气候变化导致的降水不足

预计全球气候变化将导致干旱，并对全球农业产生重大负面影响，尤其是在发展中国家。一些地区的干旱可能伴随着其他地区的侵蚀和洪水增加。一些建议的气候变化缓解策略侧重于更积极的措施，例如通过安装太空遮阳篷来管理太阳辐射，这可能会加剧干旱的危险。

欧洲的复合暖季干旱变得越来越频繁，潜在蒸散量也在增加。

许多与干旱相关的因素，如降水量和蒸发速度，都受到气候变化的影响。由于陆地变暖和大气蒸发需求增加，干旱将在全球范围内变得更加严重和频繁。科学家预测，全球变暖将导致未来全球各地的降雨模式发生变化。因此，许多地区，包括地中海、南部非洲、澳大利亚西南部和南美洲西南部等亚热带地区，以及中美洲、西部非洲和亚马逊盆地等热带地区，未来将更容易受到干旱的影响。

根据物理学，蒸发随温度升高而增加。这将导致土壤更干燥，植物压力更大，从而影响农业。因此，即使在预计降雨量没有显著增加的地区（如欧洲中部和北部），也会发生土壤干燥。根据科学预测，如果温室气体排放不减，到2100年，三分之一的全球地理区域将至少经历严重的干旱。

由于对过去干旱数据的限制，通常不可能将单一干旱归因于人类引起的气候变化。尽管如此，在包括地中海和加利福尼亚在内的几个地区，人类活动的影响已经显现。在许多地区，不断增加的水资源消耗、人口增长、城市化以及环境保护倡议加剧了这些影响。

干旱的频率和持续时间都增加了：在2000年至2022年间，这两个因素增长了29%。据预测，到2050年，超过75%的人口将生活在受干旱影响的地区。通过土地恢复，特别是通过农林业，可以减轻干旱造成的损害。

政府间气候变化专门委员会于2019年发布了《气候变化与土地特别报告》。该报告的主要发现如下：1960年至2013年间，受干旱影响的旱地面积每年增加1%。在1980年代和2000年代受荒漠化影响的地区，2015年约有5亿人居住在那里。居住在荒漠化和退化土地上的人们“越来越受到气候变化的严重影响”。

科学文献中关于气候变化如何改变干旱的研究之前曾出现过一些看似矛盾的发现。这被发现主要是由于数据收集和处理问题造成的，例如在帕尔默干旱指数（PDSI）的制定以及用于计算蒸散量成分的数据集中的问题。要正确识别干旱的原因，还需要考虑自然变率，特别是厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的影响，以及对降雨数据的改进分析。

与人类活动相结合

过度耕种、灌溉、森林砍伐和侵蚀是可能由人类活动直接引发并负面影响土壤吸水和蓄水能力的加剧因素。干旱环境中侵蚀的主要原因是风。风的物质运动会导致侵蚀。微小的颗粒可能被风吹起并被带到另一个区域（风蚀）。风吹颗粒可能与固体物体接触，导致磨损（生态演替）。通常，风蚀发生在植被稀少或没有植被的地区，常常是降雨量不足以维持植被的地区。

黄土是一种风积沉积物（风成），通常不分层、多孔、疏松、弱粘附、常含钙质、细粒、粉砂质、淡黄色或黄褐色，均质。通常，它以厚厚的覆盖层形式出现，覆盖数百平方公里，厚度达数十米。黄土通常生长在垂直或陡峭的斜坡上。黄土通常形成非常肥沃的土壤。在有利的气候条件下，黄土地区是世界上农业生产力最高的地区之一。黄土沉积物由于其地质不稳定而自然分解迅速。农民经常种植防风林（如大树和灌木）来阻止黄土被风侵蚀。在干旱地区和干旱期间，风蚀会严重得多。例如，在大平原地区，干旱期间的风蚀土壤流失量可能比湿润年份高出6100倍。

后果

干旱和缺水造成的环境、经济和社会影响（健康）分为三类。

环境影响：地表水和地下水位下降、流量减少、地表水污染增加、湿地干涸、野火数量和规模增加、风蚀加剧、生物多样性丧失、树木健康状况恶化以及病虫害和木材病害的出现，只是其中的一部分。

农业、林业、狩猎和渔业产量下降，食品生产成本上升，水电站发电量下降，旅游和交通收入损失，能源行业的水源供应问题，冶金、矿业、化工、造纸、木材、食品工业等工艺用水供应问题，以及城市经济的水源供应中断，这些都是经济损失的一部分。

社会和健康费用包括对受此事件直接影响的人们（极端高温）、潜在的水源供应限制、污染水平升高、高昂的食品价格、歉收造成的压力、缺水等造成的损害。这解释了为什么缺水和干旱是扩大工业化国家和发展中国家之间差距的一个因素。

影响因脆弱性而异。例如，靠天吃饭的农民在干旱期间更有可能迁移，因为他们没有其他食物来源。在大多数人口依赖水源作为主要食物来源的地区，饥荒更有可能发生。

经济和环境影响

干旱对环境和经济的常见影响包括：

• 作物生产力、产量和牲畜承载能力下降。
• 植物群落功能多样性的变化可能影响净初级生产和其他生态系统服务。
• 干旱时期，野火，如澳大利亚丛林大火和美国野火，更为频繁，并可能导致死亡。
• 尘暴，也是侵蚀的迹象，导致土地进一步退化。
• 当一个地区经历干旱、侵蚀和荒漠化时，可能会发生沙尘暴。
• 陆地和水生动物都受到栖息地退化的影响。
• 植物群落多样性的改变可能影响净初级生产和其他生态系统服务。
• 流经水电大坝的水量减少，导致电力输出下降。
• 工业用户的缺水
• 蛇类迁徙导致蛇咬伤。
• 由于地表水和地下水位的下降，导致酸性硫化物土壤暴露和氧化。
• 水质下降，因为水量减少导致剩余水源污染加剧，污染物稀释度降低。
• 由于土地退化和土壤水分流失，农田生产力被摧毁。

社会和生理影响

• 干旱导致维持粮食作物的水量不足，造成缺水、作物歉收、饥荒和饥饿；它还导致营养不良、脱水和相关疾病。
• 大规模移民的影响是国内流离失所和向国外迁移。
• 公众骚乱
• 自然界中为争夺食物和水资源而发生的冲突
• 食物链和水源中蓝藻毒素的积累——其中一些是目前已知的最有效的毒素——长期低剂量暴露可能导致癌症。2016年，旧金山湾区的淡水和咸水贝类供应中微囊藻毒素含量很高。

对作物的影响

水分胁迫对植物生长和品质有多种影响。例如，干燥可能导致种子发芽不良和幼苗生长迟缓。细胞分裂、细胞增殖和细胞分化对植物生长是必需的。随着膨压的降低，干旱胁迫会减少有丝分裂和细胞伸长，从而阻碍生长。由于膨压、营养浓度和碳同化对叶片发育也是必需的，因此干旱胁迫会导致叶片大小和数量减少。所有这些因素都会因干旱条件而减少。在玉米中，观察到水分限制会降低株高、生物量、叶片大小和茎围。

干旱胁迫也会对农业产量产生不利影响。这是因为干旱胁迫会导致叶片发育变化、光合速率下降以及资源分配的改变。叶片水势和蒸腾速率的降低是干旱胁迫对农作物的不利影响。小麦等作物的水分利用效率较高，而马铃薯等作物的水分利用效率较低。

干旱条件会阻碍这些过程，从而导致生长迟缓。植物需要水分来从土壤中吸收养分并在植物体内运输养分。由于光合组织减少，气孔关闭，并且在干旱胁迫下光合机制的效率较低，植物的光合活性也会下降。植物生长和产量下降是由于光合活性下降造成的。资源分配是影响植物生长和产量下降的另一个因素。干旱胁迫导致植物将更多资源导向根部以帮助吸水。这导致根系生长超过其他植物部分，从而降低产量。

防御、减缓和缓解

在农业方面，灌溉和轮作可以帮助人们减轻干旱的影响。由于人口密度不断增加，在当今社会未能制定充分的干旱缓解措施将导致可怕的人员伤亡。土壤保护局（SCS），现称为自然资源保护局，于1935年4月27日由总统令（NRCS）成立。每个颁布法律的州都获得了法律范本。这些是减轻未来干旱发生概率的首次长期、有效的举措。它们促使成立了强调土壤保护措施以保护当今农田的组织。1950年代，节水得到了广泛关注，并被纳入法律（NRCS 2014）。

以下是预防、减少或缓解干旱的方法：

• 在干旱期间，通常会连接多个大坝和水库来提供额外的水源。
• 人工降雨是一种故意改变天气以产生降水的方法。根据美国国家研究委员会2004年的一份报告，它仍然是一个存在很大争议的问题，因为仍然没有确凿的科学证据表明故意改变天气的有效性。
• 使用海水进行灌溉或饮用被称为海水淡化。
• 干旱监测——持续跟踪降雨量并与当前消耗水平进行比较，有助于预防人为干旱。例如，对也门水资源利用的一项研究表明，其卡特作物（Khat crop）过度施肥严重危及该国的地下水位。通过使用帕尔默干旱指数或凯奇-拜拉姆干旱指数等措施，仔细监测湿度水平也有助于预测野火风险的增加。
• 土地利用——精心规划的轮作可以减少侵蚀，并允许农民在干旱时种植耗水较少的作物。
• 户外用水限制——限制户外植物的洒水器、水管或水桶的使用，以及填充泳池和其他耗水量的家庭维护任务。通过采用节水园林绿化技术，城镇居民可以大幅减少浪费的水。
• 雨水收集——从屋顶或其他合适的集水器收集和储存雨水。
• 经过处理和净化的水，使其适用于再利用。
• “输水”是指修建运河或改道河流，用于干旱易发地区灌溉大片土地。

规模和例子

21世纪发生的大规模干旱包括：

• 澳大利亚在1997-2009年千年干旱期间经历了水危机，该干旱影响了该国大部分地区。作为回应，首次建造了几个海水淡化厂（见列表）。
• 2006年，中国四川省经历了近代最严重的干旱，约有800万人和700多万头牲畜在与缺水作斗争。
• 持续12年的干旱对维多利亚州、塔斯马尼亚北部、南澳大利亚东南部和西澳大利亚西南部造成了破坏，其严重程度“非常严重且史无前例”。
• 2015-2018年开普敦水危机。气候变化将发生此类事件的可能性增加了三倍。

达尔富尔冲突的根源包括干旱、荒漠化和人口过剩等多种因素。结果，阿拉伯巴加拉游牧民为了寻找水源被迫将其牲畜迁移到南部，那里主要居住着非阿拉伯农民。数十年的干旱导致了苏丹达尔富尔的冲突，也影响了乍得。

喜马拉雅河流域约有24亿人口。在未来几十年，洪水和干旱可能影响印度、中国、巴基斯坦、孟加拉国、尼泊尔和缅甸等国。鉴于恒河为超过5亿人提供饮用水和农业灌溉，印度正在遭受的干旱尤其令人担忧。它还将影响北美西海岸，该海岸大部分水源来自内华达山脉和落基山脉等山脉的冰川。

2005年，亚马逊盆地部分地区遭遇了近一个世纪以来最严重的干旱。根据伍兹霍尔研究中心的研究，2006年7月23日的一篇报道称，森林在当前状态下只能承受三年的干旱。报告中，巴西国家亚马逊研究所的研究人员声称，该地区的雨林因这种干旱反应以及森林砍伐对当地气候的影响而濒临不可逆转的死亡。报告得出结论，雨林有变成稀树草原或沙漠的危险，这将对全球气候产生灾难性影响。据世界自然基金会称，气候变化和森林砍伐的结合会加剧枯木的干燥效应，从而助长森林火灾。

澳大利亚大部分地区是内陆荒原，即沙漠或半干旱地区。在2005年的一项研究中，澳大利亚和美国的研究人员调查了内陆荒漠化的原因，并提出其中一个原因与大约5万年前早期人类定居者的到来有关。这些定居者的定期焚烧可能阻止了季风到达澳大利亚内陆。当默里-达令盆地在2008年10月缺水时，一个专家小组警告说，整个盆地将遭受严重、可能不可逆转的长期生态损害。这一警告于2008年6月公开发布。根据7月6日发布的一份政府委托评估，澳大利亚未来的干旱可能更加严重和频繁。澳大利亚环保主义者蒂姆·弗兰纳里警告西澳大利亚州的珀斯，除非做出重大改变，否则它可能成为世界上第一个鬼城——一个缺乏足够水源维持居民的被遗弃的城市。2010年，澳大利亚漫长的千年干旱结束。

东非反复发生的干旱导致荒漠化，造成了1984-1985年、2006年和2011年的粮食短缺。据估计，2011年的干旱导致5万至15万人死亡，尽管这些数字和危机的严重性受到质疑。联合国在增加人道主义援助和丰收后，于2012年2月宣布危机结束。援助组织随后将重点转向恢复项目，例如修建灌溉渠道和分发植物种子。从持续时间和严重程度来看，2020-2022年非洲之角的干旱超过了2010-2011年可怕的干旱。

2012年，西非萨赫勒地区发生严重干旱。根据卫理公会救济与发展基金（MRDF）的说法，尼日尔、马里、毛里塔尼亚和布基纳法索地区持续一个月的热浪使该地区超过1000万人面临饥饿的风险。受干旱影响的国家获得了约2万英镑的拨款。

历史

纵观人类历史，由于干旱对社会和粮食供应的影响，人们通常将干旱视为“灾难”。人类经常试图通过将其归咎于人为造成的自然灾害或超自然实体来解释干旱。它是最早被记录的气候事件之一。它在《吉尔伽美什史诗》中被提及，并与圣经中约瑟夫进入并随后逃离古埃及的记载相关联。公元前9500年猎人采集者向智利的迁徙以及约13万年前早期人类从非洲向世界其他地区的迁徙都与这种现象有关。干旱预防和规避仪式包括舞蹈、替罪羊和活人祭祀。然而，更合乎逻辑的水管理方法在很大程度上已经取代了这些古老的传统，并将它们降级为民间传说。

过去的干旱包括：

• 1540年，中欧的气温比20世纪平均气温高5-7°C，连续十一个月无雨，被称为“千年最严重的干旱”。
• 1900年，印度约有25万至325万人死亡。
• 1921-1922年，苏联约有500万人死于干旱造成的饥荒。
• 1928年至1930年间，中国西北部约有300万人死于饥荒。
• 1936年和1941年，中国四川省分别有500万和250万人死亡。

结论

由于其负面影响和相关死亡人数，干旱是一种自然灾害。干旱管理策略通常包括水资源的保护、储存和延伸。干旱对生态系统产生不利影响，导致生物多样性丧失。

已经实施了许多举措来减轻干旱的影响。为了在干旱期间节约用水，灾害管理组织实施了修建大坝等项目。抑制干旱的原因是减轻其影响的一部分。通过种植足够的植物来减少侵蚀可以显著减轻干旱。还应控制人类活动。