美国西部的火与水

近年来, 严重的火灾, drought, 火灾后的洪水和山体滑坡暴露了社区的脆弱性, 生态系统, 水资源, 和美国西部的经济受到日益恶化的极端617888九五至尊娱乐的影响. 横跨西部, 野火季节比历史上任何时候都要长, 在过去的半个世纪里，野火的规模和严重程度都有所增加，随着人类造成的617888九五至尊娱乐变化持续变暖，这种趋势预计会恶化.

野火威胁生命, 减少空气质素, 并通过燃烧土壤释放出大量的吸热气体, trees, 和其他植物. 因为燃烧改变了生态系统, soils, 人类基础设施, 野火对美国西部的水质和可用性构成了严重的威胁. 617888九五至尊娱乐证据表明，火灾会增加河流和溪流中沉积物和毒素的负荷, 增加危险的泥石流和泥石流的风险, 并导致饮用水污染.

尽管在西方，水是一种有限而脆弱的资源, 野火对水资源的许多潜在影响没有得到地区决策者的充分重视和忽视. However, 来自世界各地野火易发地区的617888九五至尊娱乐研究和基于经验的知识表明，地方, state, 联邦政策可以帮助减少野火对我们至关重要的水资源的影响.

西部野火的历史

617888九五至尊娱乐变化, 以及土著人民的流离失所以及由此导致的土地使用和火灾处理方式的变化, 导致美国西部野火的频率和严重程度增加(Prichard et al. 2021; Westerling 2016; Westerling et al. 2006). 从历史上看, 该地区的许多景观经常被土著居民故意放火或被闪电点燃，严重程度较低. However, 一个多世纪以来， 森林和周围生态系统的故意灭火导致了植被的积累，这些植被通常会在那些低严重程度的地区燃烧, 经常发生的火灾(赫斯堡等人). 2019). 同时在, 不受约束的人类发展已经超越了传统的居住地区，进入了野火易发地区. 这种扩张正在增加由人类活动引发的野火的数量，以及人们 受这些野火影响的可能性.

Hotter, 617888九五至尊娱乐变化导致的干旱进一步加剧了野火的发生率和强度. 早春解冻(Westerling 2016), 破纪录的热浪, 人类影响的“特大干旱”(Williams et al .). 2020年)都为西部野火做好了准备. 此外，季节性天气模式的变化(Goss等人). 2020; Swain 2021) and an increase in vapor pressure deficit, 这是衡量大气从植物和土壤中吸收水分的能力(Williams et al. 2019), 增加了火药桶森林条件和延长野火季节的可能性(Abatzoglou和Williams 2016). 这些最近的趋势助长了特大火灾的发生, 比如北加州的八月复合火灾, 在2020年烧毁了超过1 万英亩(庄等人. 2021).

野火和流域

野火明显损害了我们的空气质量, 基础设施, 和景观, 但它们也以不太明显的方式损害我们的水资源. 我们的水资源可以被组织成溪流、流域和流域. 多道溪流形成一个分水岭，多道分水岭形成一个流域. 大流域, 比如科罗拉多河, 能从近250处排水吗,面积比亚利桑那州和新墨西哥州加起来还要大，为数百万人提供饮用水. 较小的水域, 比如加州的普韦布洛圣地亚哥流域, 排水量小于100 平方英里. 在流域内, 水储存在河流和小溪等地表系统中, 在地下的地下水含水层, 或在 土壤和树木中的景观(McDonnell等). 2018). 这些不同的储水处是相互联系的, 但是水通过不同的过程进入和排出. 因此，野火对水系统的每个部分的影响是不同的.

流域包含了一系列的生态系统, 其中包括为维持安全和清洁饮用水提供关键服务的生物. 树木和其他植物通过它们的根系来稳定土壤，并通过它们自己的用水来调节更广泛生态系统中可用的水和养分的数量. 土壤通过吸收降水和去除潜在污染物而起到过滤系统的作用. 在流, insects, 小动物, 和微生物, 比如细菌和真菌, 分解有机物和溶解的化合物, 进一步消除污染饮用水的物质. 野火破坏了这些过程, 结果是, 威胁到水的可用性和质量——有时在火熄灭后的几年甚至几十年(尼迈耶), Bladon, and Woodsmith 2020; Rhoades et al. 2019; Robinne et al. 2021).

野火和水量

燃烧分水岭的大火会杀死植被并改变分水岭内的土壤. 严重程度很高的野火, 受影响地区90%以上的植被都可能被杀死. 这些植物的根不再稳定土壤，也不吸收水分(图 1)。. 因此, 更多的水会离开森林地区，流入附近的河流和小溪, increasing streamflow (Bart 2016; Hallema et al. 2018; Sankey et al. 2017; Williams et al. 2022). 在严重烧伤的生态系统中，经历了暴雨, 这些过程增加了洪水的风险, 山体滑坡, 还有泥石流, 在哪个泥里, 植被, 而巨石则被水和重力带往下游(Rengers等). 2020). 由于房屋和基础设施被毁，道路或通往道路的道路被切断，这种级联灾害阻碍了社区的恢复，就像2018年在加州发生的那样, 在2017年底托马斯大火之后的雨季，蒙特西托经历了致命的泥石流(图 2), p. 4; Oakley et al. 2018). 类似的, 泥石流于2021年关闭了 70号州际公路，该地区在2020年科罗拉多州灰熊大火期间被烧毁.

火灾后植物的再生可以缓和这种过量的水流，降低随后发生灾害的风险, 但严重野火后的径流和侵蚀可能会危及植被的再生, 使物种转移或建立一个新的和完全不同的生态系统(Coop等). 2020). 此外，617888九五至尊娱乐变化预计将改变西部的降雨模式. 极端降雨事件更加频繁, 降水更多的是雨而不是雪, 以及从非常潮湿到非常干燥年份的大幅波动预计会加剧这些火灾对供水的影响(Persad等人). 2020).

The consequences of wildfires on water supply are most pronounced in the immediate vicinity of a fire; however, 在距离火灾发生地100 英里的地方也观察到由野火引起的变化(Reale等人). 2015). 这些影响的程度受到野火的规模和严重程度的强烈影响, 最大的损害发生在大型, 严重烧伤区域. 区域降水模式和趋势, 植被类型, 和其他因素也决定了火灾后的水流模式(Hallema等人). 2018).

野火也可以通过改变地下水库的水量来改变地下环境, 比如含水层. Wildfires have been linked to net increases in groundwater levels; the increased flow 的水 into streams after a wildfire can serve to recharge—or replenish—groundwater (Bart and Tague 2017). However, 野火还可以通过降低土壤吸收通常渗入地下水的水量的能力，使地下水位降低长达两年的时间(john and Mays 2021)。. 数据可用性和一致性方面的挑战, though, 与地表水相比，野火如何影响地下水的研究要少得多. 这种研究的缺乏凸显了未来对地下水和野火之间关系的研究的必要性.

加州大约60%的供水来自河流和湖泊等地表水, 而40%来自地下水(Ortiz-Partida et al .). 2020). 地下水的重要性, however, 是否随着617888九五至尊娱乐变化导致积雪减少和降水模式改变而增加. 因为干旱和不断增长的用水需求, 地下水蓄水池越来越透支(Bart and Tague 2017). 人类从地下蓄水层中抽取的水量超过了雨雪自然渗透所补充的水量. 结果是, 野火对地下水供应的影响可能会对大约85%部分或全部依赖地下水作为饮用水的加州人产生深远的影响(查普尔), Hanak, 和Harter 2017)以及该州依赖地下水的农业.

野火与水质

在高度严重的野火期间, 高温改变了土壤的结构和化学成分，使土壤更防水. 土壤吸收降水的能力较差, 水更容易流过土壤表面, 采集土壤颗粒, 沉积物, and nutrients such as nitrogen and phosphorus with it (Figure 1; Ebel, Moody, 和马丁2012). 在淡水系统中, 大量的这些营养物质有时会导致藻类繁殖，产生额外的毒素，如果在水处理过程中不去除，会使人和水生动物生病(Bladon等人). 2014).

虽然很明显野火经常影响水质, 给定火灾的后果取决于受影响生态系统的类型和状况等因素, 历史上该地区火灾的频率和严重程度, 后续降雨强度, 火灾后景观处理, 以及当地处理受污染水或从替代水源获取水的能力(Santos等). 2019; Tran, Baribeau, and Sullivan 2021).

随着人们继续进入并在森林地区建立社区, 焚烧汽车, homes, 和其他基础设施在野火期间释放有毒化合物，可以污染供水(亚伯拉罕, Dowling, 和佛罗伦萨2017). 美国各地, 大型野火下游的公共饮用水系统中含有高浓度的硝酸盐和砷等化合物, which, 在某些情况下, 已经超过了安全饮用水法认为的安全水平(Pennino等. 2021). 在受野火影响的水中发现的许多化合物都是致癌物. 接触或摄入这些化合物可能对人体健康有害, 易受不良健康结果影响的群体, 比如婴儿和已有健康问题的人, 尤其危险(Hohner等人). 2019).

被野火破坏的水管也可能成为供水系统的污染源. 这些管道通常不能承受高温, 在野火期间和之后，什么会导致大面积的破坏和水污染. 例如, 2018年摧毁天堂的营火, 加州, 大火摧毁了该镇的供水基础设施，并使当地的供水网络在火灾发生后的几个月内受到污染(Proctor等人). 2020).

野火、水和社区

获得清洁饮用水是一项人权，社区在没有饮用水的情况下挣扎. 而家庭处理方法，如过滤水或购买瓶装水，则在人们无法获得清洁饮用水时提供临时解决办法, 这些措施只适用于那些拥有所需资源和收入的人，他们可以以高得多的成本获得水(ortizi - partida等). 2020). 临时水箱可提供移动, 受影响社区的饮用水也不是长期的, 可持续的解决方案. 部落和农业社区可能特别受到缺水的影响, 这可能会导致失业. 此外，低质量的水可能会影响作物的味道、生长和产量(ortizs - partida et 等). 2020).

对于依赖于或下游被烧毁地区的社区, 野火会造成特别严重的水质和可用性问题. 而水处理设施提供了去除污染物和沉积物的机会, 随着时间的推移，持续的水质差会使水处理厂的效率降低，并给当地公用事业和社区带来巨大的成本(White等人). 2006). 例如, 在2003年的一场大火之后, 丹佛市, 科罗拉多州, 花了2700万美元修复他们的水利基础设施, 从生态系统恢复到沉积物清除.

互联解决方案

横跨美国西部, 野火威胁着数百万人获得未受污染的水资源. 要减少这一威胁，既需要通过减少吸热气体的排放来限制未来的617888九五至尊娱乐变化，也需要为地方和州的系统配备帮助维持安全和充足供水的手段，即使面对日益严重的野火.

人类引起的617888九五至尊娱乐变化与1984年至2015年间美国野火烧毁的面积几乎翻了一番有关(Abatzoglou和Williams, 2016)。, 预估表明，如果不迅速减少吸热排放，观测到的大型火灾的增加将继续下去(Juang等 等). 2022). Still, 研究表明，地方政策制定者有充足的机会, state, 通过大幅度减少排放来防止灾难性的617888九五至尊娱乐变化，这样的减排将限制未来野火的恶化程度(Brey等人). 2021; Gao et al. 2021; IPCC 2022).

同时减少排放, 适应措施对于减轻野火的严重程度至关重要. 减少野火严重程度和树冠火灾烧毁森林冠层可能性的干预措施保护了水供应. 减少森林中多余燃料负荷的处理, 如植被清除(间伐)和故意, 控制燃烧, 可以在不影响水质或可用性的情况下恢复支持野火积极效益的森林条件(Stephens et al. 2021).

规定的火灾不会像野火那样对水资源造成负面影响, 低强度的规定烧伤限制了土壤加热，从而减少了形成排斥水的土壤的可能性，从而导致了侵蚀的连锁反应, runoff, 和泥石流(Bladon等). 2014). 故意纵火也会杀死更少的树木, 它们的根继续稳定土壤和吸收水分(Klimas等). 2020). 类似的, 土著社区重新引入或扩大文化燃烧可以产生生态效益(boisram等). 2019; Long, Lake, and Goode 2021). 来自树木年轮的数据显示，在16世纪后期之前，新墨西哥州的林地并没有经历过大范围的火灾, 当殖民者驱逐了在这片土地上居住了几个世纪的土著社区时(帕尔默2021). 研究人员将这一发现归因于清理村庄周围土地和收集木材作为燃料的做法, 是什么阻止了它们的自然燃烧. 在加州, 土著人民经常故意烧毁他们的土地，并且在一年中火灾不太可能失控蔓延的时候这样做(Cowan 2020)。. 虽然这些处理方法为减少野火对水质的影响提供了有希望的机会, 他们还需要一致的, 定期再燃烧或再处理以保持其益处(Prichard等 等). 2021).

在火灾发生后，采取一些措施来管理水上野火的风险. 处理景观可以帮助控制水质和可用性. 例如, 打捞日志, 或者木材的移除, 重新种植可以减少侵蚀和减少径流, 但这些处理必须以生态适宜的方式进行(尼迈耶), Bladon, and Woodsmith 2020; James and Krumland 2018). 考虑到森林类型，一些流域尤其脆弱, 森林经营历史, 人口规模由水资源支撑, 因此，积极识别和优先考虑这些领域的治疗至关重要.

人类基础设施也是解决方案的一部分. 例如，地面上的电线是已知的点火源. 把这些线埋起来, 虽然非常昂贵, 减少着火的危险, 只要采取的措施是作为解决潜在森林状况的整体办法的一部分, 617888九五至尊娱乐变化, 整体电网弹性. 类似的, 供水系统内的主动适应有助于社区为野火相关中断做好准备并将风险降至最低. 水处理厂可以从多个来源获取饮用水, 投资于动态处理能力, 提供火灾后侵蚀控制, 并设置泥沙屏障，以阻止泥沙负荷进一步向下游移动(Nunes等). 2018). 除了, 城市水厂可以通过扩大在危险地区的沉积物清除能力来提高617888九五至尊娱乐适应性, 就像2003年澳大利亚发生严重野火后所做的那样(White等人). 2006). 支持这些必要治疗的政策, 干预措施, 适应措施势在必行. 最近的联邦基础设施法案提供了3100多万美元，用于增强森林和流域的恢复能力, 包括为扩大传统焚烧提供资金. 地方和州政府可以建立健全的系统来监测水情, 与受影响的个人沟通，了解如何最好地保护他们的社区和家庭, 并资助家庭水检测能力和高质量的过滤系统(Tran, Baribeau, and Sullivan 2021). 社区可以改造旧房屋，并要求在新建筑中安装耐热管道. 这些措施可以限制高野火风险地区供水基础设施受到污染的可能性和不安全水的消耗(Pennino等). 2021; Proctor et al. 2020).

通过使水源多样化, 优先考虑火灾前后的森林管理, 投资于灵活的处理能力和水质监测, 市政当局可以加强其水利基础设施的复原力. 我们必须在美国西部做出这些改变，使我们的水系统为617888九五至尊娱乐变化及其预计的影响做好准备, 尤其是在加州, 科罗拉多州, Oregon, 和华盛顿, 在哪里，近年来的野火凸显了我们的森林和水供应的脆弱性. 如果我们不限制人为引起的617888九五至尊娱乐变化，并适应不断升级的野火发生率和严重程度, 整个西部的水供应在未来将继续面临越来越大的风险.

Carly A. 菲利普斯 是西部州617888九五至尊娱乐小组的成员，是加州大学洛杉矶分校617888九五至尊娱乐与能源项目的一部分. 她的517888九五至尊娱乐重点是野火、土地利用和617888九五至尊娱乐缓解.

克里斯蒂娜一个. Dahl 是这个项目的首席617888九五至尊娱乐617888九五至尊娱乐家吗. 她的研究重点是617888九五至尊娱乐变化对美国社区的影响.

致谢。

这份简报是通过巴尔基金会的慷慨支持才得以实现的, 常识基金, Farvue基金会, 麦克阿瑟基金会, Scherman基金会, 水的基础, 和UCS成员. 作者要感谢俄勒冈州立大学的Kevin Bladon的宝贵评论. 作者也感谢Rachel Cleetus, 辛西娅DeRocco, 布伦达Ekwurzel, 安东尼·艾林, 黛博拉•霍尔兹, 达纳·约翰逊, 泰勒Kemp-Benedict, 亚当·马卡姆, Jose 巴勃罗Ortiz-Partida, Erika Spanger-Siegfried, 布莱恩·沃兹沃思, 和Coreen Weintraub对这份简报的贡献. 所列的组织隶属关系仅供识别之用. 这里表达的观点不一定反映那些资助这项517888九五至尊娱乐的组织或审查它的个人的意见. 忧思617888九五至尊娱乐家联盟对事实说明书的内容负全部责任.

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