Når klimaet opvarmes, sommermonsuner for at producere mindre streamflow

I sommeren 2019, Desert Research Institute (DRI) videnskabsmand Rosemary Carroll, Ph.D., ventede på ankomsten af ​​den nordamerikanske monsun, som normalt bringer en nødvendig dosis sommerfugt til området, hvor hun bor i Crested Butte, Colo. - men for fjerde år i træk, regnen kom aldrig rigtig.

"2019 havde bare en forfærdelig monsun, " sagde Carroll. "Bare den svageste monsun. Og vi havde haft et par år med svage monsuner før det, hvilket virkelig fik mig til at undre mig, hvor vigtig er strømningen fra monsunen til sensommeren her i Upper Colorado River-bassinet? Og hvordan påvirker monsunerne det følgende års strømflow?"

Arbejder i partnerskab med kollegerne David Gochis, Ph.D., fra National Center for Atmospheric Research og Kenneth Williams, Ph.D., fra Lawrence Berkeley National Laboratory, Carroll satte sig for at udforske betydningen af ​​monsunregn i strømningsgenerering i et hovedvandsbassin i Colorado-floden.

Holdets resultater, som er offentliggjort i et nyt blad i Geofysiske forskningsbreve , pege på både betydningen af ​​monsunregn for at opretholde den øvre Colorado-flods vandforsyning og monsunernes aftagende evne til at genopbygge sommerens strømløb i en varmere fremtid med mindre sneophobning.

Deres undersøgelse fokuserer på East River vandskel, en uberørt, høj højde, det snedominerede hovedvandsbassin i Colorado-floden og en del af programmet Watershed Function Scientific Focus Area (SFA), der undersøger, hvordan forstyrrelser i bjergsystemer – som oversvømmelser, tørke, skiftende snepakning og tidligere snesmeltning - påvirker nedstrøms leveringen af ​​vand, næringsstoffer, kulstof, og metaller.

Ved at bruge en hydrologisk model og flere årtiers klimadata fra East River-vandskellet, Carroll og hendes kolleger fandt ud af, at monsunregn normalt leverer omkring 18 procent af bassinets vand og producerer omkring 10 procent af den årlige strøm. med strømning primært genereret i de højere højder af bassinet.

"Mængden af ​​strømning produceret af monsuner, selvom det ikke er geografisk omfattende, er faktisk noget væsentligt, " sagde Carroll. "Den var større, end jeg troede, den ville være. Det betyder ikke, at alt det vand kommer til et reservoir - noget bruges sandsynligvis af flodvegetation eller kunstvanding, men det går stadig for at imødekomme et eller andet behov i bassinet."

Næste, holdet undersøgte evnen af ​​disse sommerregn til at producere streamflow i kølige år med høj sneakkumulering, og i varme år med mindre sneophobning. I kølige år med mere sne, jordfugtigheden var højere hen over sommeren, og større streamflow blev genereret af monsunregnen. I varmere år med lav snepakning, tør jord absorberede meget af monsunregnen, og mindre afstrømning kom til vandløbene.

"Du kan tænke på jordzonen som en svamp, der skal fyldes op, før den kan tillade vand at bevæge sig igennem den, " sagde Carroll. "Så, hvis den allerede er opbrugt, fordi du havde lav snepakke, monsunen skal så fylde den op igen, og det mindsker mængden af ​​vand, du rent faktisk får i floden."

Når klimaet opvarmes, snepakning i Rocky Mountains og andre bjergsystemer forventes at falde, fører til reduceret strømning. Stigende temperaturer fører også til øget jordfordampning og øget vandforbrug af planter. Ifølge resultaterne af Carrolls undersøgelse, disse ændringer vil reducere evnen for vand fra monsunen til at komme til floden som strøm.

"Vores resultater indikerer, at når vi bevæger os mod et klima, der er varmere, og vores snepakke aftager, monsunregns evne til at dæmpe disse tab i strømningen vil også falde, " sagde Carroll. "Så, monsunen er ikke en sølvkugle, der vil hjælpe med at afbøde disse ændringer."

Colorado-floden er en kritisk vigtig ressource for mennesker, der bor i det sydlige Nevada, hvor det står for omkring 90 procent af vandforsyningen. Selvom afstrømning fra vintersnepakning giver en meget større del af strømningen hvert år end monsunerne, monsunfugten er vigtig for både økosystemer og mennesker, til dels fordi den ankommer på en anden tid af året. Og i et system som Colorado-floden, hvor hver dråbe vand er tildelt, hvis monsunregnen ikke kommer, det skaber mangel et sted nedstrøms.

"Med hensyn til vandressourcer, hvis monsunregn er nyttigt og bidrager til sensæsonens streamflow, så har tabet af det vand naturligvis konsekvenser for økologien i disse systemer, " sagde Carroll. "Dette vand er virkelig vigtigt for at understøtte akvatiske levesteder der. Men det er også rigtig vigtigt for menneskers brug. Hvis en mængde vand, som vi er afhængige af, ikke er der, så er der noget at give. Det øvre bassin bliver nødt til at overveje, hvordan de vil forvalte deres vand for at opfylde disse nedstrøms forpligtelser."