Горный снежный покров по всему миру сокращается, и, если планета продолжит нагреваться, климатические модели предсказывают, что снежный покров может резко уменьшиться и, возможно, даже полностью исчезнуть в некоторых горах, в том числе на западе Соединенных Штатов, в какой-то момент. в следующем столетии. Новое исследование, проведенное исследователями из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab), анализирует вероятные сроки наступления малоснежного будущего, что это будет означать для управления водными ресурсами, а также возможности для инвестиций сейчас, которые могут предотвратить катастрофические последствия.
В их обзорной статье «Будущее от малого до полного отсутствия снега и его воздействие на водные ресурсы в западной части Соединенных Штатов», опубликованном в журнале Nature Reviews Earth and Environment, анализируются предыдущие климатические прогнозы и делается вывод, что если выбросы парниковых газов продолжаются по сценарию с высокими выбросами, малоснежные зимы станут обычным явлением на западе США через 35-60 лет. Кроме того, в исследовании проводится переоценка давних предположений в области управления водными ресурсами в США и подчеркивается, что ученым и специалистам по управлению водными ресурсами необходимо более тесно сотрудничать для разработки и реализации стратегий адаптации к изменению климата.
Сьерра-Невада, Скалистые горы, Каскады и другие горные хребты оказывают огромную услугу, собирая, сохраняя и выпуская воду для использования ниже по течению. Исторически сложилось так, что время таяния снега обеспечивает критическую задержку подачи воды весной и летом, когда осадков мало и когда потребности в воде самые высокие из-за сельского хозяйства. Факторы, вызывающие сокращение снежного покрова, в основном связаны с повышением температуры и изменением характеристик осадков. Более высокие температуры также означают, что штормы будут вызывать больше осадков и меньше снега, что ограничивает количество сезонного снежного покрова, который может образовываться в течение зимы.
Исследование, возглавляемое Эрикой Сирила-Вудберн и Аланом Роудсом из Отдела наук о Земле и окружающей среде лаборатории Беркли, начинается с обзора литературы, в котором собраны несколько сотен научных исследований по выпадению снега; из них они определяют и анализируют 18 исследований, в которых были количественные прогнозы снежного покрова для западной части США
Когда наступит малоснежное будущее?
Недавнее исследование показало, что с 1950-х годов объем запасов воды в снежном покрове на 1 апреля в западной части США сократился на 21%, что эквивалентно объему хранения воды в озере Мид. В нашем обзоре мы обнаружили, что примерно в середине века мы должны ожидать сопоставимого уменьшения снежного покрова», - сказал Роудс.«К концу века снижение может составить более 50%, но с большим диапазоном неопределенности».
Многие управляющие водными ресурсами используют несколько произвольную дату 1 апреля для наблюдений за снежным покровом и принятия решений по планированию. За последние несколько десятилетий произошло уменьшение пикового объема снежного покрова, а также более раннее время пикового снежного покрова, при этом пик приходится примерно на 8 дней раньше в году на каждый 1 градус Цельсия (1,8 градуса по Фаренгейту) потепления.
Во многих регионах в последние годы уже были зимы с очень небольшим количеством снега, например, в Сьеррах в 2015 году, когда уровень снежного покрова 1 апреля составлял 5% от нормы, что авторы называют «экстремальным» явлением. В документе определяются два других типа условий малоснежья или отсутствия снега - «эпизодическое малоснежье или отсутствие снега», или когда более половины горного бассейна испытывает малоснежность или отсутствие снега в течение пяти лет подряд, и «постоянное отсутствие снега». малоснежный или бесснежный», в котором это происходит уже 10 лет подряд.«Малоснежный» определяется, когда снежный покров (или, точнее, эквивалент снеговой воды, мера того, сколько воды высвободится при таянии снежного покрова) находится в 30-м процентиле или ниже исторического пика.
Используя эти определения, Калифорния может столкнуться с эпизодами малоснежья или его отсутствием уже в конце 2040-х годов и устойчивым малоснежием или его отсутствием в 2060-х годах, согласно одному климатическому прогнозу с высоким разрешением. В других частях западной части США в 2070-х годах выпадет устойчивый снежный покров с небольшим или отсутствующим снегом. Авторы предупреждают о необходимости проведения дополнительных анализов с более широким набором климатических проекций, чтобы повысить уверенность в сроках наступления условий малоснежья или отсутствия снега.
Авторы описывают климатические прогнозы в своем исследовании, написав: «В середине и конце 21 века все большая часть западной части США страдает от дефицита эквивалента снеговой воды по сравнению с историческим периодом. В частности, только от 8 до 14% лет классифицируются как малоснежные или бесснежные в период с 1950 по 2000 год по сравнению с 78-94% в период с 2050 по 2099 год. Во всех регионах резкий переход происходит в середине-конце XXI века».
Воздействие на водные ресурсы
Воздействие малоснежного будущего выходит за рамки просто уменьшения речного стока, хотя это, безусловно, является значительным последствием. В Сьерра-Неваде, например, количество воды в снежном покрове 1 апреля почти вдвое больше, чем в поверхностных резервуарах Калифорнии.
«Будущее от малого до полного отсутствия снега имеет огромное значение для того, где и когда будет храниться вода на западе США», - сказала Сиирила-Вудберн. «В дополнение к прямому воздействию на рекреацию и тому подобное, существует множество вторичных воздействий на естественные и управляемые системы с гидрологической точки зрения. тип и плотность растительности."
При меньшем количестве снега и большем количестве осадков уровень грунтовых вод в горных системах может снизиться, поскольку таяние снега более эффективно проникает в недра, чем дождевые осадки. Кроме того, меньшее количество снега на более низких высотах уменьшит общую площадь поверхности снежного покрова, хранящегося в горах, что может привести к уменьшению доступного таяния снега, который просачивается в землю.
Что можно сделать…
Целью авторов этого исследования было побудить задуматься о стратегиях адаптации. «Мы хотим, чтобы общество активно относилось к этим изменениям снежного покрова, а не реагировало», - сказал Роудс. «Мы надеемся, что в представлении литературного синтеза о малом снеге или отсутствии снега мы сможем понять проблему в режиме «одного окна». Кроме того, мы выделили некоторые новые стратегии адаптации к изменению климата, которые появляются благодаря нетрадиционным академическим и партнерские отношения с агентствами по водным ресурсам, которые станут ключевыми частями портфеля подходов к адаптации, необходимых для преодоления потери снега в более теплом мире».
Одним из таких партнерств является поддерживаемый Министерством энергетики проект под названием HyperFACETS, в котором участвуют 11 исследовательских институтов, включая лабораторию Беркли, работающих с менеджерами водоканалов в Калифорнии, Колорадо, Флориде и Пенсильвании.
В документе также обсуждаются потенциальные стратегии адаптации, такие как метод, известный как управляемое пополнение водоносного горизонта, при котором избыток поверхностных вод хранится под землей в качестве грунтовых вод для последующего использования. Недавно было показано, что другой относительно новый метод, операции с водохранилищами на основе прогнозов, в которых погодные и гидрологические прогнозы используются для принятия обоснованных решений об удержании или выпуске воды из водохранилищ, увеличил запасы воды в озере Мендосино в Калифорнии на 33%.
Эти и другие методы обещают увеличить водоснабжение, но авторы также рекомендуют более тесное сотрудничество между учеными и обществом в целом для расширения портфеля стратегий адаптации к изменению климата.
Мы выступаем за идею использования передового научного опыта и более тесного сотрудничества или партнерства между исследователями и заинтересованными сторонами. Например, городские власти озабочены борьбой с наводнениями, фермеры озабочены хранением воды; цели. Даже в науке дисциплины, как правило, разрознены, - сказала Сиирила-Вудберн. - Если бы все работали вместе над управлением водными ресурсами, а не работали по отдельности для достижения своих собственных целей, воды было бы больше».