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    乾旱

    乾旱
    蕭政宗 淡江大學水資源及環境工程學系



    在臺灣,有一句氣象諺語是這樣說的:「有錢難買五月旱。」它的意思是說,臺灣地區從每年的 10 月開始,便進入少雨的季節,如果到了隔年的 5、6 月間,梅雨季還是沒有帶來充足的雨水,即使有再多的錢,也都難逃缺水的夢魘。最近的例子便是在 2002 年春夏交接的時候,北臺灣所發生的嚴重乾旱。破紀錄的少雨,使得 2 座供應北部用水的石門及翡翠水庫都無法提供充裕的水源,以致接續實施分區輪流供水、稻田休耕等抗旱措施,反映出水源不足的旱象。

    乾旱所帶來的負面影響,在一般生活上只是缺水的不便,但在農工商產業上,則會因為生產停頓或減產而造成經濟損失。而嚴重的乾旱更可能導致國家的衰敗,甚至是文明的滅亡。在中國歷史上最著名的例子莫過於明朝末年的動亂,連年的乾旱使得華北地區餓殍遍野,朝廷無力處理飢荒,引發了以李自成、張獻忠為首的饑民暴動,最後導致明朝的滅亡。

    國外也不乏因為乾旱而使得文明滅亡的史實,北美洲的阿納薩齊族(Anasazi)就是一個例子。根據考證,從 11 世紀中葉到 12 世紀中葉是阿納薩齊族文明最興盛的時期,而在這以後的長期性嚴重乾旱所帶來的水源不足問題,使得阿納薩齊族從 12 世紀末便開始逐漸凋零,最後只留下令人讚嘆的懸崖宮殿等遺跡供後人憑弔。

    乾旱對人類文明的衝擊

    水是萬物之源,人類文明的發展自然也離不開水。從世界四大古文明都發源於有充分水源供應的大河流域的事實,就可以了解水對人類文明發展的重要性了。但是水太多的洪患問題及水太少的乾旱問題,一直困擾著人類,妨礙文明的進步,也迫使人類利用各種方法來抗衡大自然的災害。

    在農業社會以前,游牧式逐水草而居的生活因可以遷徙到水源充裕的地方,可以避開乾旱的侵襲。但是,在農業社會形成以後,人口的增加使得各行各業的用水需求快速成長,發展相關的工程技術以提供穩定的水源,便成了抵抗大自然災害的必要利器。因此,灌溉工程在人類文明發展史中起源甚早,美索不達米亞地區所留存最早的灌溉工程遺跡,已經約有 6、7 千年的歷史了。

    中國最著名的灌溉工程,當屬位在四川岷江的都江堰。都江堰對成都平原的貢獻,可以由《華陽國志》中〈蜀志〉的記載得知:「旱則引水浸潤,雨則杜塞水門……水旱從人,不知飢饉,時無荒年,天下謂之天府也。」這也難怪在二千多年以後的現在,四川仍然是物產豐饒的天府之國。

    引取河川豐沛的水源可以供應生活或灌溉用水,但是在河川枯水時期,仍然會有無水可引的窘境,因此必須發展各種工程技術來克服枯水期的用水問題。例如以埤、塘、水庫等蓄水設施貯蓄豐水時期的水量,供應枯水季節的使用。在半乾燥的地方,例如在新疆地區,則以坎兒井汲取地下水源來灌溉農作物。

    這些人類智慧結晶的工程措施,在某種程度上可以抵抗乾旱,使生活不至於完全受到大自然的擺布。但是,長期且大規模的嚴重乾旱,仍會使得水利設施無從發揮蓄豐濟枯的功效。特別是在中國,以農立國,人口眾多,乾旱所帶來的不僅是飲用水不足的問題,水源不足導致農產歉收而發生飢荒的事,史不絕書。

    許多歷史上有名的動亂,大概都跟當時所發生的嚴重乾旱脫離不了關係,例如東漢末年的黃巾之亂、晉代的五胡亂華、明末流寇的猖獗等。有「康熙百科全書」之稱的《古今圖書集成》中的〈曆象彙編庶徵典〉對中國歷代所發生的災害,都有詳細的紀錄。其中最早有關旱災的紀錄是在商朝成湯元年(西元前 1783 年),而從商湯到明朝末年的三千四百餘年期間,中國各地總計發生了九百餘次旱災。也就是說,平均不到 4 年就會發生 1 次旱災。

    臺灣地區雖然潮濕多雨,但也難逃乾旱的侵襲。連橫所著的《臺灣通史》中,也對臺灣地區所發生的乾旱有所記載:「(康熙)五十三年……秋大旱……」雖然它沒有詳實地敘述該次旱災的災情,但發生在 1714 年的這一次乾旱,大概是臺灣歷史中最早的一次乾旱紀錄。

    世界上許多民族也都曾遭受乾旱的肆虐,讓許多璀璨的古文明如曇花一現般地消失。例如位在美索不達米亞的阿卡德(Akkadian)、墨西哥東南部猶加敦半島的馬雅(Maya)、祕魯海岸的莫奇卡(Mochica)、南美洲的蒂亞瓦納科(Tiwanaku)等,都曾經有過相當顯赫的文明,也都因為乾旱問題相繼衰亡而消失,僅僅留下被淹沒在綿密森林中或深埋在滾滾砂土裡供人憑弔的斷壁殘垣。

    根據聯合國的統計資料顯示,單單從 1991 年至 2000 年的 10 年期間,全世界因為旱災而傷亡的人數便多達28萬人,經濟損失高達數千萬美元。因此,有人稱乾旱是影響人類最嚴重,而且損失最巨大的天然災害。

    認識乾旱

    乾旱是大家既熟悉又陌生的名詞。熟悉的是每個人總會有幾次親身體驗的經歷,例如媒體總會在乾旱時大肆報導乾涸見底的水庫,再加上政府官員一再呼籲節約用水,而且在運氣不好時,可能還會碰上分區輪流供水,甚至得動員全家到配水站提水。除了打開水龍頭仍然是涓滴無水之外,乾旱到底代表了什麼?是正常的自然現象或是異常的極端氣候?是天然的災難還是人為的禍害?多數人卻不甚了解。

    東漢許慎所著的《說文解字》對旱的解釋是:「旱,不雨也。」這也正是一般人對乾旱的認知。但是多久不下雨才算是乾旱呢?這並不是一個容易回答的問題,原因在於不同地區對不降雨的感受的差異很大。在草木不生、人煙罕至的沙漠地區,長期不降雨並不值得大驚小怪。但是對有「雨都」之稱的基隆來說,如果幾天不下雨,可能就會擔心天氣是否異常了。此外,即使多雨的地區在一年之內也會有一段少雨的時期。因此,要認知乾旱(drought)必須先了解它和乾燥(aridity)及乾季(dry season)之間的區別。

    乾燥是長期穩定少雨的氣候狀態。德國氣候學家柯本曾經依據各地的氣溫及年平均雨量,再配合植物的分布,把全球的氣候分為熱帶多雨、乾燥、中溫潤濕、低溫潤濕、極地、高原等 6 種氣候主型。他對乾燥氣候的描述是:「乾燥氣候區的年蒸發量大於年降雨量,即使在最濕潤的時期仍然是非常地乾,因此不適合種植終年需水的作物。」沙漠就是一種最典型的乾燥氣候。因此,乾燥是絕對的少雨狀態。

    乾旱則是相對性的少雨狀態,屬於短暫性偏離多雨常態的一種現象。通常,經過一段乾旱時期後,就會回復到常態。因此,乾旱可能發生在任何的氣候區,而且乾旱不一定是每年都會發生。另外,每年都會重複發生的一段雨量比較少的時期,則稱作乾季。例如臺灣地區的年平均雨量雖然高達 2,500 公釐,但每年從 11 月到隔年 4 月的半年期間,降雨量只有年平均雨量的 22%,乾濕分明的情況非常明顯。

    乾旱是雨量少於常態的現象,所引起的河川流量變少、湖泊及地下水位降低、土壤含水量減少等都是乾旱的現象。但是和其他天然災害相比,例如地震、火山爆發、颱風等,乾旱缺乏一種可以直接觀察的對象,使得乾旱的定義較模糊。通常都是間接察覺到某些災情,例如農作物因為缺乏足夠的雨水而枯萎等,才了解乾旱已經發生了。

    乾旱不同於其他天然災害的地方,主要在於它發生的速度非常緩慢,緩慢到不容易察覺是否已經發生或結束。此外,乾旱發生的範圍通常非常廣闊,不僅僅局限在一個國家的某一個地區,而可能是跨國際,甚至是跨越洲際的。

    由於乾旱影響的層面甚廣,不同的領域便發展出許多不同的乾旱定義。除此以外,不同地區發生乾旱的頻率、嚴重性也都不相同,它對社會經濟的影響也有所不同。因此,許多學者指出很難有一個通用且能完全被各界接受的乾旱定義,有人主張依不同的分類來定義乾旱,以免因為上述因素使得乾旱人言言殊。

    常見的乾旱分類有氣象乾旱、水文乾旱及農業乾旱,分別指降雨、河川流量及土壤含水量的缺乏。雖然是不同類型的乾旱,但它們中間還是有一些關聯性。長時期不下雨或少雨的氣象乾旱,使蒸發量增加,導致土壤含水量因為蒸發而逐漸減少,而產生農業乾旱,同時也減少地下水的補注量。再加上氣象乾旱也使得地表逕流減少,因此河川流量也會逐漸減少,而產生水文乾旱。

    不同類型的乾旱都是起因於降雨的不足,因此以雨量來定義乾旱最為普遍。但各國間因為氣候等因素的影響,使得氣象乾旱的定義差異甚大,例如印尼巴里島定義 6 日無雨為乾旱,但是位在非洲的利比亞則定義兩年無雨才是乾旱。臺灣地區早期是農業社會,乾旱對作物的生長影響很大,因此以不降雨日數對農業可能產生的影響來定義,如果一個地方連續 50 日不下雨,便會呈現旱象,如果連續百日不雨,便成大旱災。

    乾旱的影響

    乾旱對國家社會影響的深遠,從二千五百多年前春秋戰國時期著名的宰相管仲與春秋五霸之首齊桓公的一段對話,便可略知一二。在《管子》的〈度地〉篇中就有這樣的一段記載:「……故善為國者,必先除其五害……桓公曰:『願聞五害之說。』管仲對曰:『水,一害也。旱,一害也。』……」也就是說,要治理好國家,就得先去除五種災害,而洪水與旱災就是其中的二種禍害。可見水資源對一個國家的整體發展具有舉足輕重的地位,即使到了科技如此發達的今日,回顧管仲所言仍然不失為真知灼見。

    乾旱影響的層面非常廣泛,所引起的衝擊可概略分為三方面。

    經濟上的衝擊:由於水源的不足,直接的經濟損失包括農工商產業停產或減產的損失。例如不足的水力發電量必須由火力或其他發電方式來補足,以致能源生產成本增加;河川水位過低,以致部分航運須利用陸運來彌補而增加運輸的成本;泛舟、遊湖等水域遊憩業受到水位降低的影響而停業。其他的衝擊還包括食物價格的上漲、水資源開發成本的增加等。

    環境上的衝擊:乾旱會使河川、湖泊等水域環境受到影響,包括水量的減少及水質的惡化,甚至會危害到動植物的棲息環境,使得物種滅絕。另外因為降雨量較少,造成水及空氣品質惡化、河川及湖泊水位降低、景觀惡化等,都屬於乾旱對環境的衝擊。

    社會上的衝擊:由於供水量的不足,導致不同用水標的間的衝突,增加社會的不安定性。天乾物燥也容易引起森林火災,而且空氣及水質的惡化也會降低生活品質。此外,失業率也會因經濟產業受到乾旱的影響而提高。

    但是這些衝擊並不是每個地區都是一樣的,影響程度也會因各地區的氣候、生活型態、經濟產業等因素而異。例如用水量少的地區的經濟活動,受到乾旱的影響比較小,有較多蓄水設施的地區則具備較強的抗旱能力。

    另外,乾旱的影響是跨越國界的,不只是因為乾旱發生的範圍可以包含數個國家,而且因為乾旱所引發的社會、經濟、環境等方面的衝擊,也會直接或間接影響到未發生乾旱的國家。例如某個國家發生乾旱而導致農畜產歉收,仰賴這個國家糧食進口的其他國家,自然也會發生糧食供應的問題。

    因此,乾旱不能單純以天然的氣候現象來看待,因為它所帶來對社會、經濟的衝擊不容忽視。例如乾旱時期農業及工業除了因水源不足而會有損失外,彼此間也常因爭取有限的水源而引發衝突,如何協調紛爭而補償損失者,也是很重要的社會議題。

    乾旱監測

    乾旱由於定義比較模糊,再加上產生災害的速度較緩慢,很難明確地判斷。然而緩慢的發生時間,也讓人有充分的時間提前採取因應措施,以避免損失的蔓延與擴大。因此,許多地區紛紛建立乾旱預警系統,藉由氣象資料的蛛絲馬跡來預判乾旱可能發生的地點、強度及時間,以適時地提出警告及建議採取相關的措施,讓災害的影響減少到最小。目前比較常使用的方法是乾旱監測,也就是觀察氣象因子的變化情形,預判是否會發生乾旱。

    由於各地區對水資源的依賴程度不一,各地區所發展的乾旱監測系統也不盡相同。比較常用的方式是把眾多複雜的氣象及水文因子,整合成簡單且以數字形式表示的乾旱指標,以易於預判乾旱的情況。例如美國有些州利用降雨量、積雪深度及水庫蓄水量組合成「地表水供水指數」,它的數值約介於 + 4與 -4 之間。當指數低於 -1 時,就表示未來可能發生乾旱,乾旱因應工作小組隨即成立,並且協調相關單位因應可能發生的災情。

    目前使用在美國的乾旱監測系統,是由美國農業部、國家乾旱減災中心、國家海洋及大氣總署等單位共同研發的。該系統使用 6 種指標,包括帕瑪乾旱指標、氣候預測中心土壤含水量模式指標、地質調查所周流量指標、雨量百分比、標準化降雨指數及衛星遙測植物健康指標。各指標反應不同物理現象的乾旱情形,也因此各指標的範圍並不一致。

    參照過去發生過的乾旱情況,並配合各指標的範圍,美國的乾旱監測系統把乾旱的嚴重性區分為中度、嚴重、極端及異常乾旱等4級。各級乾旱在各年發生的機率,大約是 10 ~ 20%、5 ~ 10%、2 ~ 5% 及 2%。也就是說,愈嚴重的乾旱發生的機率愈低。乾旱監測小組每周依所得到的 6 種指標資料,邀集相關學者專家評估對農業及供水可能發生的衝擊後發布結果。因此各地方政府可以依據各自的水源供應情形及農業狀態,評估是否需要採取相關的因應措施。

    與乾旱共存

    乾旱在過去的歷史中曾經帶來毀滅性的災難,雖然現代化的科技可以利用乾旱監測進行預警,並藉由工程措施來增強抗旱能力,但是仍然無法避免乾旱的發生。而且在人口持續增加,對水資源的依賴程度日益加深的情況下,相同嚴重程度的乾旱在現今所造成的損失,可能遠比以前來得大。既然乾旱是自然的現象,它的發生避免不了,我們就應該正視乾旱的存在,學習與乾旱共存。

    面對乾旱應採取的對策,早在唐朝大詩人白居易所寫的〈辨水旱之災明存救之術〉裡就提到:「策斯亦圖之在早,備之在先,所謂思危於安,防勞於逸,若患至而方備,災成而後圖,則雖聖人不能救矣。」以現代的術語來說,就是要採取風險管理的觀念,而非危機管理的作為。

    危機式的管理是在乾旱已經發生很久或災情擴大後,才被動地緊急尋求因應措施,由於缺乏事前妥善的規劃,因此較無效率,而且無法做出即時的反應。風險式的管理則是以積極主動的態度,事先縝密評估乾旱可能發生的情況、影響的層面,制定因應措施,並檢討執行的成效等,如此才能有效降低乾旱所衍生的風險。

    由過去的經驗可知,利用人類的科技發展完全不缺水社會的代價必定非常高昂,而且在全球人口增加及經濟發展的雙重壓力下,未來對水資源的依賴也會與日俱增。但是在全球氣候變遷的威脅下,未來乾旱的發生頻率及強度可能更甚於以前,惟有以不破壞大自然水文循環的水資源開發方式,配合各產業採行節約用水措施,妥善研擬乾旱因應策略,方能與大自然永續共存。


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