Genopladning af grundvand i det amerikanske vest under klimaændringer

Grundvandsgenopladningen i det vestlige USA vil ændre sig, efterhånden som klimaet opvarmes - de tørre sydlige regioner vil have mindre, og de nordlige regioner vil have mere, rapporterer et forskningshold ledet af University of Arizona.

"Vores undersøgelse spurgte, hvad der vil være effekten af ​​klimaændringer på grundvandsgendannelse i det vestlige USA i den nærmeste fremtid, 2021-2050, og den fjerne fremtid, 2070-2100, " sagde førsteforfatter Rewati Niraula. Forskningen var en del af hans doktorgradsarbejde i UA Department of Hydrology and Atmospheric Sciences.

Den nye undersøgelse dækker hele det vestlige USA, fra High Plains-staterne til Stillehavskysten, og giver det første detaljerede kig på, hvordan grundvandsgenopladningen kan ændre sig, efterhånden som klimaet ændrer sig, sagde seniorforfatter Thomas Meixner, UA professor og lektor i hydrologi og atmosfæriske videnskaber.

"For den sydlige region af det vestlige USA vil der være en reduktion i grundvandsgenopladningen, og i den nordlige region af det vestlige USA vil vi have en stigning, " sagde Niraula, nu seniorforsker ved Texas Institute of Applied Environmental Research ved Tarleton State University i Stephenville, Texas.

Grundvand er en vigtig kilde til ferskvand, især i Vesten, og bruges ofte til at kompensere for manglen på overfladevand under tørke, forfatterne bemærker. I mange områder i Vesten, grundvandspumpning overstiger i øjeblikket mængden af ​​grundvandsgentilførsel.

"De dele af Vesten, der allerede er udstrakt med hensyn til vandressourcer - Arizona, Ny mexico, Texas High Plains, den sydlige Central Valley - for de steder, der allerede har problemer, klimaforandringerne vil stramme skruerne, " sagde Meixner.

Niraula sagde, "2021 er tæt på, så vi skal i gang med at handle nu. På individniveau og vandleder-niveau er der mange ting, vi kan gøre. "

Forskerne testede, hvordan fremtidige nedbørs- og temperaturprognoser ville interagere med aspekter af jordoverfladen, såsom vegetation og jordtype, for at påvirke grundvandets genopladning i to tidsintervaller:2021-2050 og 2071-2100.

Selvom de tørre områder generelt vil blive tørrere, og de våde områder vil blive vådere under klimaændringer, den nye forskning peger på, at fremtidige ændringer i grundvandspåfyldningen er mere komplekse.

"Ændringer i genopladning kortlægger ikke nødvendigvis ændringer i nedbør, selv på en meget lokal skala, " sagde Meixner. "Landskabets geologi og økologi har en effekt."

Papiret, "Hvordan kan genoplade ændringer under forventede klimaændringer i det vestlige USA?" lagt online i Geofysiske forskningsbreve i oktober. En liste over forfatterne er nederst i denne udgivelse. U.S. Geological Survey's John Wesley Powell Center og National Science Foundation finansierede forskningen.

Fordi de forskellige klimatiske regimer i Vesten vil påvirke genopladning forskelligt, holdet inddelte Vesten i fem hydro-klimatiske regioner:syd (Texas, Oklahoma og Kansas), sydvest (Utah, Colorado, Arizona og New Mexico), vest (Californien og Nevada), nordvest (Washington, Oregon og Idaho), og de nordlige Rockies og Plains stater (Montana, Wyoming, North Dakota, South Dakota og Nebraska).

For at estimere grundvandstilførslen for basisperioden 1971-2000, forskerne brugte en model kendt som VIC (Variable Infiltration Capacity). Information fra VIC er tilgængelig for hele det koterminante USA på et gitter på omkring 7,5 miles (12 km) på en side.

Ud over temperatur og nedbør, VIC's grundvandspåfyldningsestimater tager højde for et bestemt steds landoverflade, vegetation og jordtype. Disse faktorer har indflydelse på, om vand i landskabet fordamper, løber af eller suger ned i jorden og genoplader grundvandsmagasinet.

For fremskrivninger af fremtidig temperatur og nedbør i den nærmeste fremtid (2021-2050) og den fjerne fremtid (2071-2100), forskerne brugte 11 forskellige globale klimamodeller. Forskerne tilsluttede derefter de fremtidige klimaestimater fra hver af de 11 modeller i VIC-modellen for at generere forventede grundvandsgenopladningsscenarier.

For hver region og tidsperiode, forskerne sammenlignede den forventede grundvandsgenopladning med genopladningen i 1971-2000.

For den nærmeste fremtid, flertallet af modellerne forventede, at genopladningen vil stige i det nordlige Rockies og Plains-regionen. Modellerne var enige om, at grundvandspåfyldningen ville falde for de vestlige og sydvestlige regioner. For de sydlige og nordvestlige regioner, fremskrivningerne var mere usikre og faldt og steg, henholdsvis.

Forskellen mellem genopladningsfremskrivningerne fra de 11 globale forandringsmodeller afspejler forskellen i fremtidig regional nedbør, som modellerne projekterer, forfatterne skriver.

Denne nye forskning giver et bredt billede af, hvordan klimaændringer kan ændre grundvandets genopladning i fremtiden, sagde Meixner.

"Grundvand repræsenterer en bank. Vi kan opbevare vand fra årti til årti, og velsagtens årtusind til årtusind – men når vi tager en hævning fra den bank, vi må håbe, at der er indskud, der opvejer vores udbetaling, " sagde Meixner. "Hvis der ikke er indskud, der kompenserer for udbetalingerne, vi har mindre vand i fremtiden at møde vandressourceudfordringer med."

Håndtering af grundvand nu og i fremtiden er forvaltningens og politikkens rolle, sagde Meixner.

"Fremtiden siger, at der vil være mindre genopladning. Det betyder ikke, at du dræner grundvandsmagasinerne tørre, " sagde Meixner. "Om vi ​​dræner grundvandsmagasinerne tørre, er en ledelsesbeslutning."