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阿姆河经由乌兹伯伊水道流入里海，直到全新世，英籍地理学家尼克·米德尔顿认为，阿姆河从全新世开始才流入浅洼地而形成咸海。咸海的水平面因为气候变化而经历多次的上升和下降。阿姆河和锡尔河的流入水量也受河流源头冰川融化速度，以及流域内降水的影响，而寒冷干燥的气候也对前述的冰川融化和降水量产生限制。，从古持续至今的人工引水灌溉，也影响到咸海的进水量。咸海曾经是中国唐朝时期最西端的边界。
咸海（哈萨克语：Aral teńizi, Арал теңізі，乌孜别克语：Orol dengizi, Орол денгизи，卡拉卡尔帕克语：Aral ten’izi, Арал теңизи，俄语：Аральское море，中国古称雷翥海）是中亚一个内流咸水湖，其名于当地的蒙古-突厥语系中意为“岛屿之海”（Aral 意为“岛”或“列岛”），源于曾分布在湖中的超过 1,100 个岛屿。该湖位于北方的哈萨克斯坦（阿克托贝州和克孜勒奥尔达州）和南方的乌兹别克斯坦（其自治国卡拉卡尔帕克斯坦共和国）交界处的内流盆地，其流域包括乌兹别克斯坦全境、塔吉克斯坦、土库曼斯坦、吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦、阿富汗及伊朗的部分地区。
咸海曾以 68,000 平方公里的面积名列世界第四大湖，但 1960 年代以后，由于苏联引水灌溉，进行更改河道工程，导致咸海面积不断萎缩。到 1997 年，已降至原始大小的 10％，分成四个湖泊：北咸海、由曾经更大的南咸海分成的东和西的两个盆地湖，加上一个较小的中间湖泊。到 2009 年，东南方的小湖消失，西南方的湖在原南咸海的西部边缘，退缩成一条细线状。在随后几年中，偶尔会有少量水流补充东南方的小湖。其干涸情况于 2010 年代起越趋严重，2014 年 8 月，美国国家航空航天局在所拍摄的卫星图像显示咸海东南部盆地发生现代史上首次的完全枯竭，产生的盆地被称为阿拉尔库姆沙漠。
咸海干涸事件被称为“地球上最严重的环境灾难之一”。这个地区曾经繁荣过的渔业遭到破坏，造成失业和经济困顿。被转移的锡尔河河水用于灌溉费尔干纳盆地（Ferghana Valley）中约 200 万公顷（500 万英亩）农田。咸海地区受到严重污染，随之而来的是严重的公共卫生问题。联合国教育、科学与文化组织在其“世界记忆计划”中增加有关咸海这种历经巨变的历史文献，作为研究这种“环境悲剧”的独特资料来源。
哈萨克斯坦为保存和补充北咸海而持续努力，于 2005 年完成科卡拉尔大坝。与 2003 年相比，这里的水位到 2008 年已上升 12 米（39 英尺）。海水盐度下降，鱼类回复到足够数量，让某种程度的捕捞可行。截至 2008 年，北咸海的最大深度为 42 米（138 英尺）。
灌溉渠道
在 1960 年代初期，苏联政府决定将两条注入咸海的河流-南部的阿姆河和东部的锡尔河改道，用来灌溉沙漠，以种植水稻、甜瓜、谷物、和棉花。这是苏联计划让棉花（“白金”）成为主要出口商品规划中之一。这项工作很快就获得成功，1988 年，乌兹别克斯坦成为世界最大棉花出口国。乌兹别克斯坦棉花生产对该国的国民经济（参考乌兹别克斯坦经济）仍然很重要。在 2006 年占全国出口总值的 17％。
当地从 1930 年代开始大规模建设灌溉渠道，到 1960 年代更把规模扩大。许多渠道的建设品质很差，导致河水渗漏或者蒸发。流经中亚规模最大的卡拉库姆运河河水中，大约有 30％至 75％被浪费掉。迄 2012 年，乌兹别克斯坦的灌溉渠道之中，只有 12％有做防水处理。在流域里面长达 47,750 公里的农场间灌溉渠道中，只有 28％的区域具有渠道防渗衬里。只有 77％的农场取水口装有流量计。
到 1960 年，每年有 20 至 60 立方公里（4.8 至 14.4 立方英里）的水流往陆地，而非咸海，海面开始萎缩。从 1961 年到 1970 年，咸海的水面平均每年下降 20 公分（7.9 英寸）。在 1970 年代，平均速率几乎达到三倍，每年 50—60 公分（20—24 英寸），到 1980 年代，它继续下降，平均每年下降 80—90 公分（31—35 英寸）。灌溉用水率继续增加，在 1960 年至 2000 年期间，从河流中抽取的水量增加一倍。在 20 世纪上半叶灌溉发生之前，咸海海平面海拔稳定维持在 53 米。到 2010 年，大咸海海平面海拔为 27 米，小咸海的海拔为 43 米。
对苏联人来说，湖水的消失并不稀奇。他们很早就预期这情况该会发生。早在 1964 年，在苏联水电项目研究所任职的亚历山大·阿萨林（Aleksandr Asarin）指出，这座咸海注定要消失，并解释说：“这是政府和政治局批准的五年计划的一部分。纵然那与咸海命运有关，下级也没人敢说与之抵触的话。”
对预测的反应各不相同。有些苏联专家显然认为咸海是个“自然界的错误”，一位苏联工程师在 1968 年说，“每个人都知道咸海的蒸发不可避免。”另一方面，从 1960 年代开始，有个苏联北方河道改道计划的大型项目被提出，意图建造一条巨大的运河系统，把鄂毕河盆地的部分河道改道，流向中亚，重要目标之一就是用来补充咸海的水量。然而由于惊人的成本和联邦中最大成员俄罗斯共和国方面的负面舆论，当局在 1986 年把这个项目放弃。
从 1960 年到 1998 年，咸海表面积减少约 60％，水量减少 80％。1960 年，咸海曾是世界第四大湖泊，面积约 68,000 平方公里（26,000 平方英里），容积为 1,100 立方公里（260 立方英里）；到 1998 年，面积已降为 28,687 平方公里（11,076 平方英里），成为世界排名第八。咸海的盐度上升：到 1990 年约为 376 公克/升。（而普通海水的盐度通常约为 35 公克/升，死海的盐度在 300 至 350 公克/升之间变动。）
1987 年，咸海因为水面萎缩而分为两个独立的水域，北咸海（小海，或称小咸海）和南咸海（大海，或称大咸海）。1991 年 6 月，乌兹别克斯坦脱离苏联而独立。2002 年英国驻乌国大使克雷格·穆雷将 1990 年代咸海的萎缩归因于该国总统伊斯兰·卡里莫夫的棉花政策。乌国政府维持巨大的灌溉系统，穆雷形容其非常浪费，未进行农作物轮作，并施用大量的农药和肥料。田野的径流将这些化学物质冲入不断缩小的咸海，产生严重的污染和健康问题。随着对棉花的需求增加，政府必须在单一耕作和地力已变得贫瘠的土地上施用更多的农药和化肥。
南咸海在 2003 年进一步分为东部和西部两个水体。在海水最深处，底部的海水比上层的更咸，并且上下层并未混合。因此，夏季只有海面被加热，并且蒸发速度比预期的快。建造混凝土大坝（科卡拉尔大坝）把原有咸海南北两半分隔的计划被提出，用来挽救北咸海。
2004 年，咸海的表面积仅余 17,160 平方公里（6,630 平方英里），是原始面积的 25％，水中盐度增加近五倍，大部分其中的动物和植物因之死亡。科卡拉尔大坝在 2005 年完工，北咸海的海面下降已在 2006 年部分开始逆转。
干涸危机
咸海的萎缩被认为是生态系统崩溃的例子。咸海和河流入海三角洲的生态系统几乎被破坏殆尽，这不仅是因为盐度高的缘故。不断退缩的海域留下巨大的平原，上面覆盖着盐，以及在沃兹罗日杰尼耶岛上做生化武器测试和工农业产生有毒的化学物质。由于水源减少，以及随之而来的水以及土壤品质的恶化，自 1960 年代开始，越来越多棉花田地使用杀虫剂来维持棉花生产，更进一步增加水中毒素（譬如 DDT）。此外，来自工业有毒的多氯联苯化合物和重金属也让水和土壤受到污染。
由于咸海水量减少，这些污染物在水和土壤中的浓度都急剧增加。这些物质形成随风散布的毒尘，遍布整个区域。生活在咸海附近的人透过饮用水和吸入粉尘，而与污染物接触。此外，由于饮用水受到污染，毒素已经进入食物链。结果是咸海周围土地遭受严重污染，当地居民遭受缺乏淡水，和健康问题的困扰，其中包括某些癌症和肺部疾病的高发病率。当地常见的疾病有呼吸系统疾病（包括结核病，大部分是耐药性，和癌症）、消化系统疾病、贫血、和传染病。肝，肾和眼睛问题也可归咎于有毒的沙尘暴。这些都导致人口中脆弱年龄群体的高死亡率：每千名新生儿中有 75 人死亡，每千名孕产妇中有 12 人死亡。
含盐沙尘暴的盐分沉积也导致水危机。这个地区的农作物因土地有盐分沉积而遭到破坏，农民每天至少用水冲洗田间四次，企图把土壤中的盐分和毒素冲走。但此举也会冲刷掉矿物质让土壤更加贫瘠，除非使用大量化肥，否则除了草料外几乎没有其他农作物可以生长，哈萨克斯坦农民因此被迫只能生产草料。农药化肥在农作物上过度使用以保持单位产量，让情况恶化，有如雪上加霜，使用程度远超过健康允许的极限。此外还有气候影响。如咸海这样的大片水域可以凭借湿度、调节热能及反射率来缓和当地的气候。咸海中的水分流失把地表温度和风向改变。导致夏天更热，冬天更冷（估计冷热两方向的温差在摄氏 2 度到 6 度之间），同时也导致当地，还有区域沙尘暴出现。
