Глобальное исследование обнаружило парадокс: наши запасы воды сокращаются, в то время как изменение климата вызывает более интенсивные дожди. И виновником является высыхание почвы, говорят исследователи, указывая на мир, где засушливые условия станут новой нормой, особенно в уже засушливых регионах.
Исследование - наиболее исчерпывающий глобальный анализ осадков и рек - было проведено группой под руководством профессора Ашиша Шармы из Австралийского университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Сиднее. Он опирался на фактические данные с 43 000 дождевых станций и 5 300 пунктов мониторинга рек в 160 странах, вместо того чтобы основывать свои выводы на моделировании будущего климата, которые могут быть неопределенными, а иногда и сомнительными.
«Это то, что было упущено», - сказал Шарма, будущий научный сотрудник ARC в Школе гражданского и экологического проектирования Университета Нового Южного Уэльса. «Мы ожидали, что количество осадков увеличится, поскольку более теплый воздух удерживает больше влаги - и это также предсказывали климатические модели. Чего мы не ожидали, так это того, что, несмотря на все дополнительные дожди по всему миру, большие реки высыхают.
Мы считаем, что причиной является высыхание почв на наших водосборах. Там, где когда-то они были влажными перед штормом, что позволяло избыточным дождям стекать в реки, теперь они стали более сухими и впитывают больше дождя., поэтому меньше воды делает его потоком.
«Меньше воды в наших реках означает меньше воды для городов и ферм. А более сухие почвы означают, что фермерам нужно больше воды для выращивания тех же культур. уже высохли. Это крайне тревожно», - добавил он.
Из каждых 100 капель дождя, падающих на землю, только 36 капель составляют «голубую воду» - дожди, попадающие в озера, реки и водоносные горизонты, - и, следовательно, вся вода, извлекаемая для нужд человека. Оставшиеся две трети осадков в основном сохраняются в виде почвенной влаги, известной как «зеленая вода», и используются ландшафтом и экосистемой.
Поскольку потепление заставляет больше воды испаряться из почвы, эти сухие почвы поглощают больше осадков, когда они выпадают, оставляя меньше «голубой воды» для использования человеком.
"Это двойной удар", - сказал Шарма. «Все меньше воды попадает в места, где мы можем хранить ее для последующего использования. В то же время большее количество осадков перегружает дренажную инфраструктуру в городах и поселках, что приводит к большему количеству городских наводнений».
Профессор Марк Хоффман, декан инженерного факультета Университета Нового Южного Уэльса, приветствовал исследование Шармы и призвал к глобальному обсуждению того, что делать с этим разворачивающимся сценарием, особенно в Австралии, которая уже является самым засушливым населенным континентом (не считая Антарктиды).
«Понятно, что простого решения не существует, поэтому нам нужно начать готовиться к этому», - сказал он. «Изменение климата продолжает преподносить нам неприятные сюрпризы. Тем не менее, наша роль как инженеров состоит в том, чтобы определить проблему и разработать решения. Знание проблемы часто является половиной успеха, и это исследование определенно выявило некоторые основные из них».
Выводы были сделаны за последние четыре года в исследованиях, опубликованных в журналах Nature Geoscience, Geophysical Research Letters, Scientific Reports и, совсем недавно, в исследовании водных ресурсов Американского геофизического союза.
В статье от 5 ноября в журнале Water Resources Research Шарма и его коллеги пишут, что, несмотря на широко распространенные глобальные свидетельства увеличения экстремальных осадков, нет никаких свидетельств увеличения наводнений, а свидетельства указывают на снижение пиков наводнений для умеренных наводнений. события, формирующие ключевые события пополнения водохранилищ.
«Хотя экстремальные наводнения могут увеличиться из-за происходящих более сильных штормов, эти наводнения часто слишком велики, чтобы их можно было накапливать для водоснабжения. Наши водохранилища зависят от менее экстремальных наводнений», - сказал Шарма.
«В целом масштабы наводнений уменьшаются», - пишут Шарма и его соавторы, доктор Конрад Васко из Мельбурнского университета и профессор Деннис Леттенмайер из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. (Васко был аспирантом Шармы в Университете Нового Южного Уэльса на протяжении большей части исследования).
Они предполагают, что значительное снижение количества влаги в почве в сочетании с сокращением географического распространения каждого урагана являются основными причинами, по которым увеличение количества экстремальных осадков не приводит к соответствующему увеличению наводнений.
Они ссылаются на предыдущее исследование, проведенное в США, которое показывает, что при экстремальных ливнях, если окружающие почвы становятся влажными перед штормом, 62% дождя приводит к наводнениям, которые захватываются водосборными бассейнами. Но когда почва сухая, только 13% дождей приводят к наводнениям.
«Это как бы противоречит аргументам о растущем наводнении в прошлых отчетах МГЭИК [Межправительственной группы экспертов по изменению климата], но указывает на, возможно, гораздо худший сценарий», - сказал Шарма. «Небольшие наводнения очень важны для водоснабжения, потому что они заполняют плотины и составляют основу нашего водоснабжения», - сказал Шарма.
"Но они случаются реже, потому что почва поглощает лишний дождь. Даже когда сильный шторм выливает много дождя, почва настолько сухая, что поглощает больше воды, чем раньше, и меньше достигает реки и водохранилища."
Прошлые исследования до сих пор упускали это из виду. «Все были одержимы паводковой стороной уравнения, но игнорировали более важную составляющую, а именно подачу воды в боевой готовности, которая поступает из уменьшенных потоков в наши водохранилища», - добавил он..
Так какое же решение? «Один из вариантов - дождаться вступления в силу международных соглашений, чтобы ограничить концентрацию парниковых газов, но это займет много времени. Другой вариант - проявить инициативу и перестроить наши системы водоснабжения, чтобы мы могли лучше адаптироваться и справляться с проблемами».
Чтобы адаптироваться к этой новой реальности, необходимы новые политики и инфраструктура. В районах, где водоснабжение сокращается, водоемкое земледелие необходимо будет сократить или перенести в другое место, а емкости водохранилищ, возможно, потребуется увеличить. В городских районах, где наводнения становятся все более частыми, необходимо изучить стимулы для создания «зеленых городов» и для хранения или отвода паводковых вод.
«Нам нужно адаптироваться к этой новой реальности», - сказал Шарма. «В некоторых местах нам потребуется крупномасштабная реконструкция, если мы хотим продолжать жить в них. Но это возможно: в таких местах, как Аризона и Калифорния, выпадает всего 400 мм осадков в год, но они перестроили свои системы водоснабжения. чтобы сделать ранее необитаемые места пригодными для жизни.
"Или возьмем схему Снежной горы: речь идет не только о гидроэлектроэнергии, но и о сложной схеме водоснабжения с 225 км туннелей, трубопроводов и акведуков."
Шарма сказал, что ответ заключается не только в увеличении количества плотин. «Решения по реинжинирингу не просты, их нужно анализировать в каждом регионе, смотреть на затраты и выгоды, смотреть на изменения, ожидаемые в будущем, а также изучать прошлые проекты, чтобы ошибки не повторялись. Универсального решения не существует. Любой крупномасштабный проект реинжиниринга потребует значительных инвестиций, но цена бездействия может быть чудовищной».
В городских районах потребуется обратное: наводнения становятся все более частыми и интенсивными. Глобальные экономические потери от наводнений выросли в среднем с 500 миллионов долларов в год в 1980-х годах до примерно 20 миллиардов долларов в год к 2010 году; к 2013 году эта сумма выросла до более чем 50 миллиардов долларов США. Межправительственная группа экспертов по изменению климата ожидает, что в ближайшие 20 лет этот показатель увеличится более чем в два раза по мере усиления ураганов и дождей и увеличения числа людей, переезжающих в городские центры.
Адаптация к этому возможна, но потребует крупномасштабной реорганизации многих городов, говорит Шарма.«Токио каждый год подвергалось наводнениям, но они построили под городом массивный подземный резервуар, который собирает паводковые воды и выпускает их позже. Сейчас там никогда не увидишь наводнений».