Одним из последствий глобального изменения климата является вероятность более резкого колебания между засухой и наводнением, явление, получившее название «погодный хлыст».
Теперь исследователи из Канзасского университета опубликовали в журнале Biogeochemistry результаты, свидетельствующие о том, что погодные катаклизмы в сельскохозяйственных регионах Среднего Запада Америки приведут к ухудшению качества воды, что вынудит муниципалитеты искать дорогостоящие средства для обеспечения жителей безопасной питьевой водой..
«Поскольку характер осадков меняется с изменением климата, прогнозируется, что будет больше периодов засухи и больше периодов чрезмерных осадков - действительно сильных штормов», - сказал Терри Локе, доцент кафедры экологических исследований в Университете Канзаса. и ведущий автор нового расследования.
Локке и соавтор Эми Бургин, доцент кафедры экологических исследований, заявили, что экстремальный поток между засухой и осадками изменяет запасы питательных веществ в сельскохозяйственном ландшафте - азот, наиболее важный для внесения удобрений на фермах.
«Фермеры вносят обычное количество удобрений, но когда у нас бывает засуха, растения не растут такими большими и не поглощают столько азота», - сказал Локе. «Вместо того, чтобы попасть в растения, которые были бы собраны, он остается в почве, и никакая вода не смывает его».
Но когда случаются наводнения, азот вымывается в поверхностные воды, такие как притоки, впадающие в реки.
«Почва похожа на губку, и когда она сухая, азот остается на месте», - сказал Бургин. «Но как только вы намочите его, как если бы вы выжимали губку, азот может хлынуть в реки».
Поскольку многие из этих рек снабжают население питьевой водой по всей Средней Америке, устранение высокого содержания азота вызовет стресс у налогоплательщиков, поскольку департаменты водного хозяйства вынуждены строить новые сооружения для удаления азота из муниципального водоснабжения.
Исследователи KU вместе с Диего Риверос-Иреги из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл, Адамом Уордом из Университета Индианы, Стивеном Томасом из Университета Небраски-Линкольн, Кэролайн Дэвис из Университета Айовы и Мартином Сент-Клер из колледжа Коу проанализировал данные Геологической службы США и Национального управления океанических и атмосферных исследований, а также других источников.
Команда внимательно изучила цикл засух и наводнений 2012-2013 годов, которые затронули большую часть Среднего Запада США, что привело к выбросу азота в поверхностные воды.
«Мы изучили наблюдения за засухой 2012 года, которая закончилась наводнением, и спросили, как часто это случалось на севере Среднего Запада за последние 10-15 лет», - сказал Локе. «Мы обнаружили, что связь между засухой и наводнениями и высоким содержанием нитратов довольно распространена».
Действительно, стремительный рост уровня нитратов в реках Де-Мойн и Раккун вынудил Des Moines Water Works построить завод по удалению нитратов стоимостью 4,1 миллиона долларов, эксплуатация которого обходится в 7 000 долларов в день.
«Питьевая вода - настоящая проблема, особенно в Де-Мойне», - сказал Бургин. «У него одна из самых дорогих установок для удаления нитратов, о которых мы знаем. В последние годы они эксплуатируют ее от 25 до 150 с лишним дней в году. Это действительно складывается, потому что денег нет в бюджете. они должны тратить, чтобы обеспечить граждан чистой питьевой водой."
Недавно водоканал подал в суд на несколько округов Айовы вверх по течению от города, где много ферм, чтобы возместить затраты на денитрификацию.
По словам Локе и Бергина, которые также работают учеными в Канзасской биологической службе, всплески содержания нитратов в поверхностных водах, подобные тем, которые преследуют Айову, будут происходить более широко на сельскохозяйственном Среднем Западе, поскольку погодные хлысты становятся более обычным явлением в регионе..
«Средний человек будет платить больше, чтобы иметь чистую питьевую воду, как в городе Де-Мойн», - сказал Локе. «Город не может предсказать, сколько дней им понадобится, чтобы запустить установку по удалению нитратов. Когда они используют его много, это сильно ударит по их бюджету, и они должны передать его своим гражданам, и он распространится на остальную часть Среднего Запада. В будущем жителям Среднего Запада придется платить больше за питьевую воду».
Локке и Бургин надеются, что их исследование поможет информировать фермеров, политиков, водные департаменты и широкую общественность.
«Муниципальные службы водоснабжения должны обратить на это внимание», - сказал Бургин. «Айова - мишень этой проблемы, и она будет распространяться оттуда - возможно, сейчас это не на первом плане у многих жителей Канзаса. Но, учитывая, что это сельскохозяйственный штат, это вопрос времени, когда мы "Мы в одной лодке. В Айове сейчас это бьет по небольшим муниципалитетам. Согласно анализу Регистра Де-Мойна, 30 процентов из них будут иметь эту проблему - и у большинства нет налоговой базы для поддержки огромных объектов по удалению нитратов."
Национальный научный фонд поддержал эту работу.