水：乾渴世界的希望

推薦序
為了我們的未來，全心打造一個安全又健康的水環境
中央研究院 地球科學研究所 兼任研究員 汪中和

二十世紀後期，人類從太空第一次看到的地球家園，就是一幅雲彩、海洋、綠色大地與冰原組成的美麗圖案，其中，水就是一切生命的根本，能量的媒介，地景的雕琢者，扮演無可取代的角色。然而，兩百年來科技的發展帶來了高度的文明，也因對環境造成無可彌補的破壞，引起無窮的煩惱，地球的水文環境就是其中之一。如今，水文環境所帶來的極端變化，已成為人類維繫生存的大患。
本書的作者舒瓦茲女士，長期關注水資源的議題，提出許多獨特又中肯的見解。更難得的是，她深切了解水文循環與自然界的碳循環、能量循環、養分循環都息息相關，藉著發生在我們周遭的鮮活例子，告訴我們可以透過正確的策略、同心合意的努力，重新打造一個安全用水的世界，並且這樣的行動與正面的結果，還可以同時解決糧食、經濟、氣候變遷等重大環境議題，恢復地球生態環境的健康，這是我們急迫需要的行動方案。
當前世界各地氣候發展的趨勢正以不同的指標忠實的印證氣候暖化的現象，也預告我們會經歷一個翻天覆地的未來。首先，美國國家海洋暨大氣總署（NOAA）的大氣層觀測資料指出，二○一七年五月溫室氣體二氧化碳的濃度已達四○九‧六五ppm，是三百萬年的新高紀錄；第二，不只二○一六年是人類有史以來的最高溫年，二○一七年前半年的全球氣溫也緊追其後，將會成為沒有聖嬰現象影響的最高溫年；氣候暖化的腳步正逐步加快；第三，二○一六年十二月的全球海平面又達到新的高峰，比一九九三年開啟衛星觀測以來的基值整整提高了八公分。第四，二○一七年三月北冰洋的冰蓋面積只有一千四百多萬平方公里，已經連續三年迭創新低紀錄，也顯示北極地區的升溫情況遠遠超過科學家的預估，未來十年之內我們就會在夏季看到一個沒有冰的北冰洋。
這些新的觀測資料突顯了當前地球環境所面臨的深沉危機：大氣與海洋的溫度還會持續升高數百年，海洋因升溫而蒸發到大氣層的水汽更多，並轉換成超大豪雨的形式在世界各地肆虐；天氣變化日趨極端，頻繁出現的高溫、乾旱與豪大雨正嚴重影響社會的安定與農業的生產；而高山及兩極的冰雪量快速的消融，海平面以前所未有的速率快速上升，更嚴重威脅海岸地區的穩定。這不但是二十一世紀人類生存最大的挑戰，還導致世界各地（包括台灣）水文環境日漸趨於惡化中。
氣候暖化對水文環境的首要衝擊，主要在於：(1) 降雨型態趨向兩極化，一方面十分乾旱且時間長，另一方面發生超大豪雨但時間短；(2) 降雨變化非常不穩定，會在乾旱與豪大雨之間快速地反覆發生。這樣的變化趨勢與型態，不但水資源的掌握及調配加重困難，也使世界各國極力爭奪更有限的水資源，就如本書許多案例所示，台灣也深受其苦。
台灣一年的降雨總量約有八百四十億立方公尺，目前可以引用的比率只佔14%，也就是約七十一億立方公尺河川引水（8%）及五十億立方公尺水庫調節（6%）的水量。過去台灣水資源運用主要是依賴地表水，從一九五○到一九八○年台灣地表水的供應都可呈線性成長，最高峰時期一年可以汲用約一百五十億立方公尺的地表水量。但是自一九八○年代之後就逐漸下滑至目前的一百二十一億立方公尺，顯示降雨型態的極端變化已經開始約制地表水的供應。台灣水資源總量在此之後就一直停頓在一百八十億立方公尺左右，難以成長。不足的水量一直是靠地下水補充，支撐台灣各項用水的需求；但是也付出慘重的代價，因為地下水比例佔使用量的三成以上（地下水安全的使用量約為二成），長期嚴重透支。在地域分布上，南部地區因降雨量快速減少，以致地下水使用大幅增加，超限情形最嚴重。地下水超抽是因為地表水供應不足，地表水供應不足是因為氣候變遷產生降雨極端變化，導致水資源調度困難；因此追根究底，氣候暖化是水資源管理最大的驅動因素。
不只如此，聯合國政府間氣候變遷專門委員會（IPCC）的第五版評估報告，雖然已經上修了海平面的上升速率，但以目前暖化的現況與趨勢觀察，新的估計仍然保守且嚴重低估。台灣西部沿海因為台灣海峽受到多重洋流匯聚的影響，海平面上升的影響更大。海平面上升不只是會淹沒低窪地區，增強的暴潮巨浪也對海岸地區形成直接且嚴重的威脅和損害，更進一步減少未來台灣平原地區可用的地表及地下水量。
由於氣候變遷這些種種不利情勢的演變，我們必須以全新的思維來面對未來，台灣水資源的策略一定要快速調整改變，否則整體用水結構會失衡，而防災救災的挑戰就更加嚴峻。因此本書中所大力提倡的植林、保水、儲水的「海綿」概念，就是面對這個重大挑戰正確的方向與策略，不但可消除乾旱的壓力，減緩高溫的衝擊，增加區域性水文環境的循環，促進植物的生長，也能對於生態的平衡帶來積極且正面的良性效應。
二十一世紀是一個水災難的世紀，反覆出現的洪澇與乾旱都是我們要嚴肅面對的重大挑戰，我們只有勇於面對、努力向前。雖然地球暖化仍會持續，氣候變化還會更極端，本書所傳達的理念告訴我們，只要掌握正確的方向與策略，透過生態工程的手段，增加土地防澇及抗旱的能力，降低豪大雨與乾旱的衝擊，維持水資源的穩定與生態環境的健康，我們還是可以用現代科技與智慧打造更好的環境，以百年尺度為我們居住的環境規劃更優質的未來。

「土壤」才是水利基礎設施
國際NGO工作者 褚士瑩

最近我有一個機會，跟專門研究區域文明的香港歷史學家陳萬雄博士聊到蒙古草原的沙漠化，他說到一個我從來沒有想過的觀點。
根據他的研究，沙漠化固然是蒙古草原從「逐水草而居」變成「連續放牧（continuous grazing）」造成的一種極端現象，然而北朝《敕勒歌》裡面形容的「風吹草低見牛羊」，也絕對不是一個常態，那是因為戰亂，牧民許久無法放牧，草才會長得比牲口還要高，其實是很蒼涼的景象。
「那麼正常的蒙古草原，草有多長呢？」我忍不住問陳博士。
「大概就是到腳踝的高度。」
我想到前往快速沙漠化的蒙古科爾沁草原擔任植樹志工的經驗，原本歷史記載是河川眾多、水草豐茂之地，直至十九世紀初扎魯特旗東南還留有松林，如今卻因為人類對草原的不合理利用，濫墾沙質草地，砍伐森林，成了科爾沁沙地。
為了防止沙化、草場退化和土壤鹽化，政府採取了草場封育，防止過牧的消極防治措施，來自日本的NGO環保組織在當地人工種草、營造防護林的積極措施。我印象最深的是，駐點的日本工作者要我把手筆直地伸進一望無際的黃沙裡面。當我的手腕以下都埋進柔軟的沙裡時，他問我：
「你的指尖有沒有感覺到什麼？」
「涼涼的。」我說。
「那就是水氣。」日本工作者點頭說，「這表示很淺的地表底下還是濕的，這就表示這裡不是真正的沙漠，是因為羊連草根刨起來吃，地力來不及恢復，才變成的假性沙漠。真正的沙漠即使到了一個人高，沙也還是乾的。」
我知道他說的是對的，因為我曾經在埃及開羅讀研究所，週末假日時我們固定跟著考古學教授到沙漠去擔任考古志工，所以我能夠理解，雖然外表看起來都是一望無際的沙地，卻不代表昔日的蒙古草原成了跟埃及一樣的沙漠。
那珍貴的區別，就是「水」。
然後，我們拿著鐮刀去修剪復育後種植的白楊樹。
沙漠化都是羊的錯，而為了復育森林，可以選擇長得快的外來種。然而對於這整件事，我多年來心裡一直有一整串的疑惑。
當我最近在閱讀朱迪絲‧舒瓦茲的書《 水：乾渴世界的希望》時，才彷彿看到了答案，恍然大悟。
沙漠化難道都是羊的錯嗎？舒瓦茲並不這麼認為：「在整體管理的圈子裡，這種放任式的放牧稱為連續放牧，亦即讓一小群動物佔據著一大片地區，隨意地啃食牠們愛吃的東西。在世界各地有畜牧的地方，通常是以連續放牧為主要策略。從大型牧場到遊牧民族，再到窮困農村裡那些靠一兩隻牲畜養家活口的農民都是採用這種方式。在許多地區（類似辛巴威這種有季節性降雨的地方），連續放牧導致土地日益劣化。大家把過錯全推給了動物，但那其實是管理不善的問題。」
科爾沁草原的沙漠化，確實是公共政策的錯誤，而不是羊會吃草根，而牛不會的問題。牧民在土地劃分後不再遷徙，羊群數目快速增加，同一塊土地才會被耗盡地力，羊在過去幾千年沒有生理構造上的改變，改變的是土地管理的方法，所以怪羊是一件很奇怪的事。
至於用外來種的白楊樹造林，替代傳統的松林，舒瓦茲認為雖然我們無法以單一樹種來取代森林，並預期它們重新創造出原始森林的狀態，只有存在已久的原生森林，有足夠的生物量來驅動「水分幫浦」，因為森林生長在特定的環境裡，是生物圈的一部份，跟著其他的生物體（小至土壤中的細菌和真菌）一起發展，所以只有天然的成熟森林可以充分提供這個功能，不過，在大量土地劣化下，必須種樹。只要下雨，森林就會在重新種植的地區再生。畢竟種一群樹木總是比裸地好，雖然距離重建受損生態系統的複雜功能還很遙遠。但前提是：必須種植原生種的樹木。
雖然我過去也聽過支持非原生樹種也可能減緩土壤流失，補注有機物質與地下水的理論，認為復育的土地初期可種植強壯、生長快速且非侵略性的樹種，幫助後續原生樹種的自然復育，這種方式被稱為「介入式自然更生法」。但是這個方法列舉的十二個建議外來樹種當中，竟然包括在台灣造成嚴重問題的銀合歡，讓我對於這個理論抱持著高度的懷疑。
至於在沙漠化的蒙古草原種植的白楊樹，中國科學院植物研究所首席研究員蔣高明也說過，種植速生的楊樹充其量只能說是一種「有利可圖」的綠化辦法，因為楊樹長得快（華北地區七至十年可以成材），用途又大（可以製造所謂的人造板材），但楊樹壽命短（三十年後就會進入「過熟期」），地表覆蓋率低，水土保持能力差，無法固碳，這種高密度、單一樹種的人工純林，對生態可以說是弊多於利。
正因為許多人抱著「只要種樹就等於環保」的不正確觀念，加州近年日益嚴重的乾旱，就跟內華達山脈（sierra Nevada）種太多樹有直接的關係，因為太多的樹，就像在土地上插了太多的吸管，不斷吸取水分，同時在乾旱的地方，種植生長快速的闊葉樹，進一步加速水分蒸發，所以不但沒有保護水源，還適得其反，加速加州的旱象。
我特別喜歡舒瓦茲提出來的一個革命性觀念：我們聽到「水利基礎設施」（water infrastructure）這個詞時，通常會聯想到水壩、管道、抽水站；隧道和渠道；人類巧思設計的系統。然而真正的水利基礎結構，應該是我們腳下的「土壤」。只有將土壤當作最重要的水利基礎結構，才能懂得從生態系統的角度思考，知道如何考慮水移動的方式。
水的移動，銜接了地域之間的距離。 如果我們只關注降雨，比如說降雨量是否足夠，或一次下太多，就會以為我們只能聽天由命。實際上，就像舒瓦茲說的，我們談水資源時，一定必須談到土地。一個草場的土地管理不當，可能導致附近的土地出現水患。一個大陸的大氣會飄蕩到另一個大陸，空氣懸膠體的平衡狀況可以決定這裡究竟是下雨，還是一直籠罩在陰霾中。也因此，一地濫砍森林會導致其他地方的水資源減少。注意土地功能，理解水在土壤中移動的方式，才能知道為什麼水對氣候、貧窮、政治、生物多樣性有如此重要的影響。
改變舊有的思維方式，掌握土壤，改善土地留住水分、有機質、微生物的能力，提高土地因應水患和乾旱氣候的韌性，才能真正掌握水的力量。
與其說「水」是環境科學領域的問題，我相信這是一個更接近哲學領域的問題。