Efterhånden som grundvandet udtømmes, Det tørre amerikanske vest bevæger sig mod øst

Selv under beskedne klimaopvarmningsscenarier, det kontinentale USA står over for et betydeligt tab af grundvand - omkring 119 millioner kubikmeter, eller nogenlunde nok til at fylde Lake Powell fire gange eller en fjerdedel af Lake Erie, en første af sin slags undersøgelse har vist.

Resultaterne, offentliggjort i dag i Naturkommunikation , viser, at når opvarmningstemperaturerne ændrer balancen mellem vandforsyning og -efterspørgsel, lagring af lavt grundvand kan støde på vandstress fra planter - men kun hvor der er lavvandede grundvandsforbindelser, og ikke i det uendelige. Mens opvarmningen fortsætter, at lageret kan opbruges - på bekostning af vitale forbindelser mellem overfladevand, såsom floder, vandløb og vandreservoirer under jorden.

"Selv med en 1,5 graders varmekasse, vi vil sandsynligvis miste en masse grundvand, "sagde Reed Maxwell, professor i hydrologi ved Colorado School of Mines, som var medforfatter til papiret sammen med Laura Condon fra University of Arizona og Adam Atchley fra Los Alamos National Laboratory. "Østkysten kunne begynde at ligne vestkysten fra et vandsynspunkt. Det bliver en rigtig udfordring."

De fleste globale cirkulationsmodeller tager ikke højde for den laterale bevægelse af vand i undergrunden. Typisk, de inkluderer kun begrænset op-og-ned-bevægelse, såsom regn, der siver fra vegetation ned i jorden, og rødder trækker vand op fra jorden. Ud over, disse modeller har en tendens til at begrænse deres omfang til kun meter over eller under jorden.

Denne nye undersøgelse går ud over det for at simulere, hvordan vand bevæger sig i undergrunden og forbinder med landoverfladen.

"Vi spurgte, hvordan svaret ville se ud, hvis vi inkluderede hele kompleksiteten af ​​underjordiske vandbevægelser i en storstilet simulering, og vi tror, ​​det er første gang, det er blevet gjort, " sagde Condon, hovedforfatter af papiret og assisterende professor i hydrologi og atmosfæriske videnskaber ved University of Arizona.

Beregningerne afslørede en direkte reaktion fra lavt grundvandslagring til opvarmning, der demonstrerer den stærke og tidlige effekt, som selv lav til moderat opvarmning kan have på grundvandslager og fordampning.

I det vestlige USA, ændringer i grundvandsopbevaring kan forblive maskeret i lang tid, undersøgelsen viste, fordi grundvandet der allerede er dybt, og faldende niveauer ville ikke have så stor effekt på overfladevand. Derudover regionens vegetation er i forvejen stort set vandbegrænset og tilpasset til at blive adskilt fra dybe grundvandskilder.

Imidlertid, det østlige USA vil være meget mere følsomt over for en sænkning af grundvandsspejlet. Grundvand og overfladevand er tættere forbundet, og udtømning af grundvandet vil være mere forstyrrende for vegetationen, vandløb og floder. Mange af de systemer, der er blevet indført i det vestlige USA til håndtering og håndtering af vandmangel, mangler i den østlige del af landet, såvel.

Undersøgelsen afslørede, at regioner i det østlige USA kan nå et vendepunkt før snarere end senere, når vegetationen begynder at miste adgang til lavt grundvand, da lageret udtømmes med opvarmning.

"I første omgang, planter oplever måske ikke stress, fordi de stadig har eksisterende lavt grundvand til rådighed, men da vi fortsat har varmere forhold, de kan kompensere mindre og mindre, og ændringer er mere dramatiske hvert år, " sagde Condon. "Med andre ord, lavt grundvand støder på reaktionen på opvarmning, men når det er opbrugt, det kan det ikke mere. "

Undersøgelsens simuleringer blev sat op til at holde nedbørsmønstret det samme og kun øge atmosfæriske temperaturer i henhold til fremskrivninger fra 1,5 til 4 grader Celsius. Selv med en beskeden opvarmning på 1,5 grader Celsius, 119 millioner kubikmeter lager blev tabt fra grundvandet - eller fire gange volumen af ​​Lake Powell, det største reservoir i Upper Colorado-bassinet. Ved 4 grader celsius, Grundvandstab blev fremskrevet til 324 millioner kubikmeter - omkring 10 gange volumen af ​​Lake Powell eller nok til at fylde næsten tre fjerdedele af Lake Erie.

"Vi står over for en krise i den globale grundvandslagring, "Sagde Condon." Kæmpe grundvandsmagasiner tørrer op i en alarmerende hastighed, og det er et problem, fordi de nærer store voksende regioner rundt om i verden."

Forskningspapiret, "Evapotranspiration udtømmer grundvandet under opvarmning over det sammenhængende USA, " er udgivet i tidsskriftet med åben adgang Naturkommunikation .