美国最大的两个水库——米德湖位于亚利桑那州与内华达州交界处，鲍威尔湖位于亚利桑那州与犹他州交界处；2000年，两座水库都蓄满了水。仅仅四年后，它们流失的水量已足以满足加利福尼亚州依法分配到的份额——也就是科罗拉多河水——五年多。如今又过了17年，它们仍未恢复。
这一持续至今、前所未有的事件威胁着洛杉矶、圣迭戈、凤凰城、图森、丹佛、盐湖城、阿尔伯克基以及世界上一些最富饶的农业区的供水。了解事件成因至关重要，这样水资源管理者才能制定切实可行的用水和节水计划。
过度用水虽是原因之一，但水库水位大幅下降，主要是由于一场持续干旱。干旱始于2000年，导致河流流量大幅减少。大多数干旱都是由降水不足造成的。然而，我们发表的研究表明，流量下降约三分之一可能是由科罗拉多河上游流域气温升高所致，而气温升高源于气候变化。
这一区别很重要，因为气候变化正导致长期变暖，而且这种趋势将持续数百年。当前的“高温干旱”表明，气候变化引发的升温可能会加剧所有干旱，使原本较温和的干旱变得严重，使严重干旱变得前所未有。
气候变化如何减少河流流量
我们的研究发现，2000年至2014年是自1906年开始官方流量测量以来最严重的15年干旱期。在此期间，科罗拉多河年均流量比20世纪平均水平低19%。
在20世纪50年代一次相似的15年干旱期间，年流量下降了18%。但当时该地区更为干燥：降雨量减少了约6%，而2000年至2014年间仅减少4.5%。那么，为什么近年的干旱会成为有记录以来最严重的一次？
答案很简单：气温更高。2000年至2014年间，科罗拉多河上游流域的气温比20世纪平均水平高1.6华氏度；该流域产生了流入科罗拉多河的大部分地表径流。这就是我们称之为高温干旱的原因。2015年和2016年气温继续偏高，河流流量也继续低于平均水平。预计2017年的地表径流将高于平均水平，但这只能小幅增加水库蓄水量。
高温会通过多种方式影响河流水位。高温与提前融雪相结合，会延长生长季，这意味着植物需水的天数增加。气温升高还会增加植物每日用水量，以及水体和土壤的蒸发量。总之，随着气温升高，大气会吸走更多水分；每升高1华氏度，大气从所有可用来源吸收的水分最多增加4%，因此流入河流的水量会减少。这些发现也适用于美国西南部所有半干旱河流，尤其是格兰德河。
更热、更干燥的未来
了解变暖与河流流量之间的关系后，我们便能预测未来气候变化对科罗拉多河的影响。气候模型对气温的预测是基于经过充分检验的物理学原理得出的可靠科学结论。在温室气体排放量较低或较高的情景下，到本世纪中叶，科罗拉多河流域气温预计将比20世纪平均水平升高5°F。到本世纪末，如果全球温室气体排放量不减少，该地区气温将升高9.5°F。
我们与同事利用水文模型推导出的简单而有力的关系，并以观测结果加以验证，计算了气温升高对河流流量的影响。我们发现，科罗拉多河流量每升高1华氏度约下降4%，这与前文所述大气水汽容纳能力的增幅大致相同。因此，到本世纪中叶，变暖可能使科罗拉多河流量比20世纪平均水平减少20%或更多；到本世纪末，减少幅度可能高达40%。减少排放可使2100年的升温幅度从9.5°F降至6.5°F，从而令河流流量减少约25%。
降水量大幅增加，或可抵消未来几乎确定会因气温升高而导致的流量下降。但要实现这一点，到本世纪中叶，降水量平均须增加8%；到2100年则须增加15%。
若年复一年地持续出现，这种大幅增幅将十分显著。20世纪降水量增幅最大的十年期，增幅为8%。20世纪80年代，科罗拉多河流域曾在10年间出现这样的降幅，导致大范围洪水，威胁到格伦峡谷大坝的结构稳定性；原因是溢洪道发生故障，与近期加利福尼亚州奥罗维尔大坝溃坝事件如出一辙。
我们认为，出于几个原因，这种大幅增加的降水不会出现。科罗拉多河流域，以及全球其他大致位于相同纬度的地区，例如地中海地区和智利、南非、澳大利亚的部分地区，特别容易变得干旱，因为它们紧邻地球主要沙漠的极地方向一侧。预计这些沙漠会向两极方向扩展，随着气候变暖而不断延伸。在科罗拉多河流域，南部干旱地区预计将侵入流域内一些产雪和地表径流最丰富的区域。
此外，气候模型对于科罗拉多河流域未来降水量会增加还是减少，甚至变化幅度有多大，都未能达成一致。雨量计测量结果显示，自1896年以来，科罗拉多河上游流域的降水量没有显著的长期变化，这使得未来降水量大幅增加更难令人相信。
特大干旱可能持续20至50年甚至更久，这也让我们有理由不应过分寄望于降水量增加。我们从树木年轮研究中了解到，早在公元800年，该流域就曾发生过特大干旱。
多项新研究表明，气温升高会使21世纪发生特大干旱的可能性急剧上升，发生概率将超过80%。因此，尽管某些时期的降水量可能达到或超过平均水平，但流量低于正常水平的时期似乎也可能持续数十年。
为河流流量减少做好规划
2017年3月是科罗拉多州有记录以来最暖的3月，气温比正常水平高出惊人的8.8°F。面对创纪录的高温，积雪量和预计地表径流大幅下降。显然，气候变化已影响科罗拉多河流域，影响十分严重，需要采取多方面的应对措施。
制定新的水资源协议需要数年时间，因此各州、城市和主要用水者应立即开始规划，以应对气温升高导致的流量大幅下降。美国西南部拥有充足的可再生能源资源，且太阳能发电成本低，我们也可以带头减少温室气体排放，带动其他地区采取同样行动。若不应对气候变化，就意味着接受科罗拉多河流域未来将继续干涸的极高风险。
