Поскольку мир нагревается, а осадки, которые привели бы к образованию снежного покрова, вместо дождя, могут привести к более сильным наводнениям, согласно новому исследованию Стэнфорда.
Анализ более 400 водоразделов с 1980 по 2016 год показывает, что зимние наводнения, вызванные дождями, могут быть более чем в 2,5 раза больше, чем наводнения, вызванные таянием снега. Исследователи также обнаружили, что размеры наводнений увеличиваются в геометрической прогрессии по мере того, как большая часть осадков выпадает в виде дождя, а это означает, что размер наводнений увеличивается быстрее, чем увеличение количества осадков.
Исследование, опубликованное в январском номере журнала Water Resources Research, особенно актуально для людей, планирующих инфраструктуру с учетом глобального потепления. Как жители Северной Калифорнии увидели во время кризиса на плотине Оровилль в 2017 году, когда из-за аварии на водосбросе более 180 000 жителей были эвакуированы, теплые штормы могут создать большие проблемы.
«Кризис плотины Оровилль является хорошим примером того, как существующая инфраструктура уже уязвима для наводнений», - сказала ведущий автор Фрэнсис Дэвенпорт, аспирант в области наук о системе Земли в Стэнфордской школе наук о Земле, энергетике и окружающей среде (Стэнфорд). Земля). «Эти результаты показывают, что само по себе потепление - даже без изменения количества осадков - может привести к изменению размера наводнений».
Хотя может показаться очевидным, что большая часть осадков, выпадающих в виде дождя, вызовет более сильные наводнения, новое исследование показывает, что количество осадков и размер наводнения имеют нелинейную зависимость. Например, шторм со 100-процентным дождем выпадает на 25 процентов больше жидких осадков, чем шторм с 80-процентным дождем, но исследователи обнаружили, что средний паводок на 33 процента больше, а это означает, что наводнения растут быстрее, чем увеличение количества жидкости. осадки.
Будущие потребности в инфраструктуре
Результаты могут быть использованы при управлении водохранилищами, которые не только обеспечивают водоснабжение региона, но и обеспечивают защиту от наводнений, по словам старшего автора Ноа Диффенбо, профессора Фонда Кара Дж. в Stanford Earth.
«Планировщиков просят спрогнозировать, какие условия сегодняшней инфраструктуре придется выдерживать в ближайшие годы и десятилетия», - сказал Диффенбо. «Как форма, так и величина наших нелинейных результатов могут принести пользу специалистам по планированию в западных штатах, которые пытаются интегрировать меняющуюся природу снежной гидрологии в свои решения».
Исследователи оценили 410 водоразделов, используя ежедневные измерения речного стока Геологической службы США, чтобы определить самые большие случаи осадков и периоды времени с самым высоким речным стоком. Затем они проанализировали эти события, сравнив количество дождя, снега и таяния снега до и после каждого события.
В сотрудничестве с экономистом и соавтором Маршаллом Бёрком, доцентом кафедры наук о Земле, исследователи адаптировали методы эконометрики - раздела прикладной статистики - для учета других факторов, таких как характеристики почвы, уклон и рельеф местности. используйте изменение, чтобы выявить влияние осадков в одиночку. По словам авторов, этот анализ является одной из первых попыток применить эти эконометрические методы к гидрологии.
«Используя этот эконометрический метод, мы можем посмотреть, как паводки менялись во всем диапазоне исторической изменчивости в каждом водоразделе», - сказал Давенпорт. «Это позволяет нам выявить закономерности, которые могут еще не проявляться в долгосрочных тенденциях наводнений».
Результаты полезны для менеджеров по водным ресурсам, которые думают о долгосрочных рисках наводнений, особенно в районах, где ожидается потепление и постоянная изменчивость общего количества осадков, считают исследователи. Они были заинтересованы в том, чтобы сосредоточить свои анализы на западе США, потому что одни и те же плотины и водохранилища, используемые для хранения воды в засушливый сезон, также обеспечивают защиту от наводнений в сезон дождей, причем снег играет важную роль в каждом из них..
"В последние годы мы наблюдали напряженность в реальном времени между сохранением воды в резервуаре, чтобы ее можно было использовать позже в этом году, и ее выпуском, чтобы было место для предотвращения наводнения во время следующего шторма. ", - сказал Диффенбо, который также является старшим научным сотрудником семьи Киммельман в Институте окружающей среды Вудса. «Такие штаты, как Калифорния, прекрасно понимают, что по мере того, как гидрология снега на западе США продолжает меняться, инфраструктура, которая была спроектирована и построена с учетом старого климата прошлого века, будет продолжать работать до предела. Наши результаты проливают новый свет на насколько быстро планировщики могут ожидать усиления экстремального стока по мере того, как в осадках во всем регионе преобладает дождь."