Исчерпывающий глобальный анализ количества осадков и рек показывает признаки радикального изменения режима речного стока с более интенсивными наводнениями в городах и меньшими водосборными бассейнами в сочетании с более засушливой сельской местностью.
Более сухие почвы и уменьшенный сток воды в сельской местности, но более интенсивные дожди, которые перегружают инфраструктуру и вызывают наводнения и ливневые стоки в городских центрах. К такому выводу пришли исчерпывающие исследования мировых речных систем, основанные на данных, собранных с более чем 43 000 дождевых станций и 5 300 пунктов мониторинга рек в 160 странах.
В исследовании, проведенном инженерами Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее и опубликованном в последнем выпуске журнала Scientific Reports, изучалось, как повышение местной температуры из-за изменения климата может повлиять на речные потоки.
Как и ожидалось, более высокие температуры приводят к более сильным штормам, что имеет смысл: потепление атмосферы означает более теплый воздух, а более теплый воздух может хранить больше влаги. Поэтому, когда идут дожди, в воздухе выпадает намного больше воды, и, следовательно, осадки становятся более интенсивными.
Но возникает все большая загадка: почему наводнения не растут с той же скоростью, что и увеличение количества осадков?
Ответ оказался другой стороной повышения температуры: большее испарение с влажных почв приводит к тому, что они становятся более сухими до того, как выпадет новый дождь, а влажные почвы необходимы в сельских районах для поддержания растительности и домашнего скота. Между тем, на небольших водосборах и городских территориях, где имеются ограниченные пространства почвы для захвата и удержания влаги, одни и те же интенсивные ливни переходят в столь же интенсивные наводнения, переполняющие ливневую инфраструктуру и нарушающие жизнь.
«После того как мы проанализировали массу данных, эта закономерность стала очень ясной», - сказал Ашиш Шарма, профессор гидрологии в Школе гражданского и экологического проектирования Университета Нового Южного Уэльса. «Тот факт, что мы полагались на наблюдаемые данные о потоках и осадках со всего мира, а не на неопределенное моделирование, означает, что мы наблюдаем реальный эффект, который раньше был совершенно незаметен».
«Это двойной удар», - сказал Конрад Васко, ведущий автор статьи и научный сотрудник Исследовательского центра водных ресурсов Университета Нового Южного Уэльса. «Люди все чаще мигрируют в города, где наводнения усугубляются. В то же время нам нужны адекватные потоки в сельских районах, чтобы поддерживать сельское хозяйство и снабжать растущее городское население."
Ущерб от глобального наводнения в 2013 году составил более 50 миллиардов долларов США; ожидается, что в ближайшие 20 лет эта цифра увеличится более чем вдвое по мере усиления сильных ураганов и дождей и увеличения числа людей, переезжающих в городские центры. Между тем, согласно прогнозам, население мира в течение следующих 20 лет вырастет еще на 23% с нынешних 7,3 млрд до 9 млрд человек, что потребует повышения производительности и, следовательно, большей водной безопасности. Сокращение потоков, отмеченное в этом исследовании, делает это еще более сложной задачей, чем раньше.
«Нам нужно адаптироваться к этой новой реальности», - сказал Шарма. «Возможно, нам придется сделать то, что было сделано, чтобы сделать ранее необитаемые места пригодными для жизни: спроектировать водосборы, чтобы обеспечить стабильный и контролируемый доступ к воде. Такие места, как Калифорния или большая часть Нидерландов, процветают благодаря обширному гражданскому строительству. необходимы для борьбы с последствиями изменения климата, поскольку мы вступаем в эпоху, когда доступность воды не так надежна, как раньше."
«Изменение климата продолжает преподносить нам неприятные сюрпризы», - сказал Марк Хоффман, декан инженерного факультета Университета Нового Южного Уэльса. «Тем не менее, наша роль как инженеров состоит в том, чтобы определить проблему и разработать решения. Знание проблемы часто является половиной дела, и это исследование определенно выявило главную проблему».
Данные об осадках, используемые в исследовании, были собраны из Глобальной исторической климатологической сети, которая содержит записи с более чем 100 000 метеостанций в 180 странах и управляется Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США. Данные о стоке рек взяты из Глобальной базы данных стока, находящейся в ведении Федерального института гидрологии Германии, которая опирается на информацию о расходе рек, собираемую ежедневно или ежемесячно с более чем 9 300 станций в 160 странах.