Det lange tørre:globale vandforsyninger skrumper

En global undersøgelse har fundet et paradoks:vores vandforsyning skrumper samtidig med, at klimaforandringerne genererer mere intens regn. Og synderen er udtørring af jord, siger forskere, peger på en verden, hvor tørkelignende forhold vil blive den nye normal, især i områder, der allerede er tørre.

Undersøgelsen – den mest udtømmende globale analyse af nedbør og floder – blev udført af et hold ledet af professor Ashish Sharma ved Australiens UNSW (University of New South Wales) i Sydney. Det var baseret på faktiske data fra 43, 000 nedbørsstationer og 5300 flodovervågningssteder i 160 lande, i stedet for at basere sine resultater på modelsimuleringer af et fremtidigt klima, hvilket kan være usikkert og til tider tvivlsomt.

Store floder tørrer ud

"Dette er noget, der er gået glip af, "sagde Sharma, en ARC Future Fellow ved UNSW's School of Civil and Environmental Engineering. "Vi forventede, at nedbøren ville stige, da varmere luft lagrer mere fugt - og det var også hvad klimamodeller forudsagde. Hvad vi ikke havde forventet er, at på trods af al den ekstra regn overalt i verden, de store floder er ved at tørre ud.

"Vi tror, ​​at årsagen er udtørring af jord i vores oplande. Hvor disse engang var fugtige før en stormhændelse – så overskydende nedbør kunne løbe ud i floder – er de nu tørrere og optager mere af regnen, så mindre vand gør det som flow.

"Mindre vand i vores floder betyder mindre vand til byer og gårde. Og tørrere jorder betyder, at landmænd har brug for mere vand for at dyrke de samme afgrøder. Værre, dette mønster gentages over hele verden, antog alvorlige proportioner på steder, der allerede var tørre. Det er yderst bekymrende, " han tilføjede.

'Blå vand' vs 'grønt vand'

For hver 100 regndråber, der falder på land, kun 36 dråber er 'blåt vand' - den nedbør, der kommer ind i søer, floder og grundvandsmagasiner – og derfor, alt det vand, der udvindes til menneskelige behov. De resterende to tredjedele af nedbøren tilbageholdes for det meste som jordfugtighed – kendt som 'grønt vand' – og bruges af landskabet og økosystemet.

Da opvarmende temperaturer får mere vand til at fordampe fra jorden, den tørre jord absorberer mere af nedbøren, når den forekommer – og efterlader mindre 'blåt vand' til menneskelig brug.

"Det er en dobbelt pudsighed, " sagde Sharma. "Mindre vand ender, hvor vi kan opbevare det til senere brug. På samme tid, mere regn er overvældende dræningsinfrastruktur i byer, fører til mere byoversvømmelser. "

Global samtale nødvendig

Professor Mark Hoffman, UNSW's dekan for ingeniørvidenskab, hilste Sharmas forskning velkommen og opfordrede til en global samtale om, hvordan man håndterer dette scenarie, der udfolder sig, især i Australien, som allerede er det tørreste beboede kontinent (bortset fra Antarktis).

"Det er klart, at der ikke er nogen enkel løsning, så vi er nødt til at begynde at forberede os på dette, " sagde han. "Klimaændringer bliver ved med at give os ubehagelige overraskelser. Alligevel, som ingeniører, vores rolle er at identificere problemet og udvikle løsninger. At kende problemet er ofte halvdelen af ​​kampen, og denne undersøgelse har bestemt identificeret nogle større."

I et papir offentliggjort i november i American Geophysical Union's Vandressourceforskning , Sharma og kolleger skriver, at på trods af udbredte globale beviser for stigende nedbørsekstremer, der er ingen tegn på en stigning i oversvømmelser, med beviser, der peger mere mod faldende oversvømmelsestoppe for de moderate oversvømmelser, der udgør de vigtigste genopfyldningsbegivenheder i vandforsyningsreservoirer. "Selvom ekstreme oversvømmelser kan stige på grund af de større storme, der opstår, disse oversvømmelser er ofte for store til at blive lagret til vandforsyning. Det er de mindre ekstreme oversvømmelser, vores reservoirer er afhængige af, " sagde Sharma.

"I det hele taget oversvømmelser er faldende, "skriver Sharma og hans medforfattere, Dr. Conrad Wasko fra University of Melbourne, og professor Dennis Lettenmaier fra University of California Los Angeles. (Wasko var Sharmas ph.d. -studerende ved UNSW under det meste af forskningen).

Store fald i jordens fugtighed

De antyder, at store fald i mængden af ​​fugt i jorden, kombineret med sammentrækningen i den geografiske spredning af hver stormhændelse, er hovedårsagerne til, at stigninger i ekstrem nedbør ikke resulterer i tilsvarende stigninger i oversvømmelser.

De peger på tidligere amerikansk forskning, der viser, at ved ekstreme nedbørshændelser, hvis den omkringliggende jord er våd før en storm, 62 % af regnen fører til oversvømmelser, der fanges af oplande. Men når jorden er tør, kun 13 % af regnen resulterer i oversvømmelser.

"Dette er lidt i modstrid med det stigende oversvømmelsesargument i tidligere IPCC [Intergovernmental Panel on Climate Change] rapporter, men peger på et muligvis langt værre scenario, "sagde Sharma." Små oversvømmelser er meget vigtige for vandforsyning, fordi de genopfylder dæmninger og danner grundlaget for vores vandforsyning, " sagde Sharma.

"Men de sker sjældnere, fordi jorden suger den ekstra regn til sig. Selv når en stor storm dumper meget regn, jorden er så tør, at de absorberer mere vand end før, og mindre når floderne og reservoirerne."

Reducerede strømninger til reservoirer

Tidligere forskning har hidtil savnet dette. "Alle har været besat af oversvømmelsessiden af ​​ligningen, men har ignoreret den mere kritiske komponent, som er den bekæmpede vandforsyning, der kommer fra reducerede strømme ind i vores reservoirer, " han tilføjede.

Så hvad er løsningen? "En mulighed er at vente på, at internationale aftaler træder i kraft, så drivhusgaskoncentrationer kan tøjles – men det vil tage lang tid. Den anden mulighed er at være proaktiv, og omdesign vores vandsystemer, så vi bedre kan tilpasse os og klare os."

For at tilpasse sig denne nye virkelighed, der er brug for nye politikker og infrastruktur. I områder, hvor vandforsyningen skrumper, vandintensivt landbrug skal indskrænkes eller flyttes andre steder hen, mens lagerkapaciteten i reservoiret muligvis skal udvides. I byområder, hvor oversvømmelser bliver mere almindelige, incitamenter til at skabe 'grønne byer' og til at lagre eller aflede vand fra oversvømmelser skal undersøges.

Re-engineering i massiv skala

"Vi er nødt til at tilpasse os denne nye virkelighed, " sagde Sharma. "Vi får brug for re-engineering i massiv skala nogle steder, hvis vi skal fortsætte med at bo i dem. Men det er muligt:​​steder som Arizona og Californien får knap 400 mm regn hvert år, men har konstrueret deres vandforsyningssystemer til at gøre tidligere ubeboelige steder beboelige.

"Eller tag Snowy Mountain Scheme:det handler ikke kun om vandkraft, det er også en kompleks vandforsyningsplan med 225 km tunneler, rørledninger og akvædukter."

Sharma sagde, at svaret ikke kun var flere dæmninger. "Re-engineering af løsninger er ikke enkle, de skal analyseres region for region, ser på omkostningerne og fordelene, ser på den forventede forandring i fremtiden, mens du også studerer tidligere projekter, så fejl ikke gentages. Der er ingen sølvkugler. Ethvert storstilet rekonstruktionsprojekt vil kræve betydelige investeringer, men omkostningerne ved passivitet kunne være uhyrlige."

I byområder, det omvendte vil være nødvendigt:oversvømmelser bliver mere almindelige og mere intense. Globale økonomiske tab som følge af oversvømmelser er steget fra et gennemsnit på $ 500 millioner om året i 1980'erne til omkring $ 20 milliarder årligt i 2010; inden 2013, dette steg til mere end US $ 50 mia. Det mellemstatslige panel for klimaændringer forventer, at dette vil mere end fordobles i de næste 20 år, efterhånden som ekstreme storme og nedbør intensiveres, og et stigende antal mennesker flytter ind i bycentre.

Det er muligt at tilpasse sig dette, men vil kræve omfattende ombygning af mange byer, siger Sharma. "Tokyo plejede at blive ramt af oversvømmelser hvert år, men de byggede en massiv underjordisk tank under byen, der opbevarer oversvømmelsen, og udgiver den senere. Du ser aldrig oversvømmelser der nu."