Hvordan Californiens naturbrande kan påvirke tilgængeligheden af ​​vand

I de seneste år, naturbrande i det vestlige USA er sket med stigende hyppighed og omfang. Klimaforandringsscenarier i Californien forudsiger langvarige tørkeperioder med potentiale for forhold, der er endnu mere modtagelige for naturbrande. Sierra Nevada -bjergene yder op til 70% af statens vandressourcer, alligevel er der lidt kendt om, hvordan naturbrande vil påvirke vandressourcerne i fremtiden.

En ny undersøgelse af forskere ved Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) anvender en numerisk model af et vigtigt vandskel i Californien for at belyse, hvordan naturbrande kan påvirke store hydrologiske processer, såsom strømning af strøm, grundvandsniveauer, og snepakke og snesmeltning. Teamet fandt ud af, at forholdene efter ildbrand resulterede i større vinterpose og efterfølgende større sommerafstrømning samt øget grundvandslagring.

Studiet, "Watershed Dynamics After Wildfires:Nonlinear Feedbacks and Implications on Hydrologic Responses, "blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet, Hydrologiske processer .

"Vi ville forstå, hvordan ændringer på landoverfladen kan forplante sig til andre steder i vandskellet, "sagde undersøgelsens hovedforfatter, Fadji Maina, en postdoktor i Berkeley Lab's Earth &Environmental Sciences Area. "Tidligere undersøgelser har set på individuelle processer. Vores model binder det sammen og ser på systemet holistisk."

Forskerne modellerede Cosumnes -flodens vandskel, der strækker sig fra Sierra Nevadas, starter lige sydvest for Lake Tahoe, ned til Central Valley, slutter lige nord for Sacramento -deltaet. "Det er ret repræsentativt for mange vandområder i staten, "sagde Berkeley Lab -forskeren Erica Woodburn, medforfatter af undersøgelsen. "Vi havde tidligere konstrueret denne model for at forstå, hvordan vandområder i staten kan reagere på ekstreme klimaforandringer. I denne undersøgelse, vi brugte modellen til numerisk at undersøge, hvordan ændringer efter landbrand efter døgnbrand påvirkede vandopdeling i landskabet over en række rumlige og tidsmæssige opløsninger. "

Ved hjælp af højtydende computing til at simulere dynamik i vandskel over en periode på et år, og antager et 20% forbrændingsområde baseret på historiske hændelser, undersøgelsen gav dem mulighed for at identificere de områder i vandskellet, der var mest følsomme over for naturbrande, samt de hydrologiske processer, der er mest påvirket.

Nogle af fundene var kontraintuitive, sagde forskerne. For eksempel, fordampning, eller tab af vand til atmosfæren fra jord, blade, og gennem planter, falder typisk efter løbeild. Imidlertid, nogle regioner i Berkeley Lab -modellen oplevede en stigning på grund af ændringer i overfladevandsafstrømningsmønstre i og nær forbrændingsår.

"Efter en brand er der færre træer, hvilket fører til en forventning om mindre fordampning, "Maina sagde." Men nogle steder oplevede vi faktisk en stigning. Det er fordi ilden kan ændre undervandets fordeling af grundvand. Så der er ikke -lineære og formerende virkninger af at ændre jorddækket, der fører til modsatte tendenser, end hvad du kan forvente af at ændre landdækket. "

Ændring af landdækket fører til en ændring i snesækkedynamikken. "Det vil ændre, hvor meget og når sneen smelter og føder floderne, "Sagde Woodburn." Det vil igen påvirke grundvandet. Det er en kaskadende effekt. I modellen kvantificerer vi, hvor meget den bevæger sig i rum og tid, hvilket er noget, du kun kan gøre præcist med den type model med høj opløsning, vi har konstrueret. "

Hun tilføjede:"Ændringerne i vandløb og grundvandsniveauer efter en brand er særligt vigtige metrics for interessenter i vandforvaltning, der stort set er afhængige af denne naturressource, men har ringe måde at forstå, hvordan de kan blive påvirket i betragtning af naturbrande i fremtiden. Undersøgelsen er virkelig illustrerende for den integrerende karakter af hydrologiske processer på tværs af Sierra Nevada-Central Valley-grænsefladen i staten. "

Berkeley Lab -forskere studerer også, hvordan naturbrande i Sonoma County 2017 har påvirket regionens vandsystemer, herunder biogeokemien i den russiske flod vandskel. "At udvikle en forudsigelig forståelse af naturbrandens indflydelse på både vandtilgængelighed og vandkvalitet er kritisk vigtig for Californiens vandtæthed, "sagde Susan Hubbard, associeret laboratoriedirektør for jord- og miljøvidenskab ved Berkeley Lab. "Højtydende computing giver vores forskere mulighed for numerisk at undersøge, hvordan komplekse vandområder adskiller sig fra en række fremtidsscenarier, og de tilhørende nedgraderingspåvirkninger, der er vigtige for vandforvaltning. "