Irreversible fald i ferskvandsoplagring forventes i dele af Asien i 2060

Det tibetanske plateau, kendt som "vandtårnet" i Asien, leverer ferskvand til næsten 2 milliarder mennesker, der bor nedstrøms. Ny forskning ledet af forskere ved Penn State, Tsinghua University og University of Texas i Austin projekterer, at klimaændringer under et scenarie med svag klimapolitik vil forårsage irreversible fald i ferskvandsoplagring i regionen, hvilket udgør et totalt sammenbrud af vandforsyningen for Centralasien og Afghanistan og et næsten totalt sammenbrud for Nordindien, Kashmir og Pakistan i midten af ​​århundredet.

"Prognosen er ikke god," sagde Michael Mann, anerkendt professor i atmosfærisk videnskab, Penn State. "I et 'business as usual'-scenarie, hvor vi ikke på en meningsfuld måde begrænser forbrændingen af ​​fossilt brændstof i de kommende årtier, kan vi forvente et næsten kollaps - det vil sige næsten 100 % tab - af vandtilgængeligheden til nedstrøms regioner af det tibetanske plateau. Jeg var overrasket over, hvor stort det forudsagte fald er, selv under et scenarie med beskeden klimapolitik."

Ifølge forskerne er virkningerne af klimaændringer på tidligere og fremtidige terrestrisk vandlagring (TWS) – som omfatter alt over- og underjordisk vand – på det tibetanske plateau stort set blevet underudforsket.

"Det tibetanske plateau leverer en væsentlig del af vandbehovet til næsten 2 milliarder mennesker," sagde Di Long, lektor i hydrologisk ingeniørvidenskab, Tsinghua University. "Terrestrisk vandlagring i denne region er afgørende for at bestemme vandtilgængeligheden, og den er meget følsom over for klimaændringer."

Mann tilføjede, at der har manglet et solidt benchmark for TWS-ændringerne, der allerede er sket på det tibetanske plateau. Derudover, sagde han, begrænser fraværet af pålidelige fremtidige fremskrivninger af TWS enhver vejledning om politikudformning, på trods af at det tibetanske plateau længe har været betragtet som et klimaforandringer.

For at udfylde disse videnshuller brugte holdet "top-down" - eller satellitbaserede - og "bottom-up" - eller jordbaserede - målinger af vandmasse i gletsjere, søer og underjordiske kilder, kombineret med maskinlæring teknikker til at give et benchmark for observerede TWS-ændringer i løbet af de sidste to årtier (2002-2020) og fremskrivninger over de næste fire årtier (2021-2060).

Mann forklarede, at fremskridt inden for Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) satellitmissioner har givet hidtil usete muligheder for at kvantificere TWS-ændringer i stor skala. Alligevel har tidligere undersøgelser ikke undersøgt følsomheden af ​​GRACE-løsninger ved hjælp af uafhængige, jordbaserede datakilder, hvilket fører til manglende konsensus vedrørende TWS-ændringer i regionen.

"Sammenlignet med tidligere undersøgelser er det at etablere sammenhæng mellem top-down og bottom-up tilgange, der giver os tillid i denne undersøgelse til, at vi nøjagtigt kan måle de fald i TWS, der allerede har fundet sted i denne kritiske region," sagde han.

Dernæst brugte forskerne en ny neural net-baseret maskinlæringsteknik til at relatere disse observerede ændringer i den samlede vandlagring til vigtige klimavariabler, herunder lufttemperatur, nedbør, fugtighed, skydække og indkommende sollys. Da de først "trænede" denne kunstige neurale net-model, var de i stand til at se på, hvordan forventede fremtidige klimaændringer sandsynligvis vil påvirke vandlagring i denne region.

Blandt deres resultater, som blev offentliggjort i dag (15. august) i tidsskriftet Nature Climate Change , fandt holdet, at klimaændringer i de seneste årtier har ført til alvorlig udtømning af TWS (-15,8 gigaton/år) i visse områder af det tibetanske plateau og væsentlige stigninger i TWS (5,6 gigaton/år) i andre, sandsynligvis på grund af de konkurrerende effekter af gletscherens tilbagetrækning, nedbrydning af sæsonbestemt frossen jord og søudvidelse.

Holdets fremskrivninger for fremtidig TWS under et scenarie med moderat kulstofemission – nærmere bestemt SSP2-4.5-emissionsscenariet i mellemklassen – tyder på, at hele det tibetanske plateau kan opleve et nettotab på omkring 230 gigaton i midten af ​​det 21. århundrede (2031-2060) ) i forhold til et tidligt 21. århundredes (2002-2030) baseline.

Mere specifikt indikerer prognoser for overskydende vandtab for Amu Darya-bassinet - som leverer vand til Centralasien og Afghanistan - og Indus-bassinet - som leverer vand til det nordlige Indien, Kashmir og Pakistan - et fald på 119 % og 79 % i vand. hhv. forsyningskapacitet.

"Vores undersøgelse giver indsigt i hydrologiske processer, der påvirker ferskvandsforsyninger i højbjerge, der betjener store nedstrøms asiatiske befolkninger," sagde Long. "Ved at undersøge vekselvirkningerne mellem klimaændringer og TWS i den historiske periode og i fremtiden inden 2060, tjener denne undersøgelse som grundlag for fremtidig forskning og styring af regeringer og institutioner af forbedrede tilpasningsstrategier."

Faktisk, tilføjede Mann, "Væsentlige reduktioner i kulstofemissioner i løbet af det næste årti, som USA nu er på nippet til at opnå takket være den nylige lov om inflationsreduktion, kan begrænse den yderligere opvarmning og tilhørende klimaændringer bag det forventede sammenbrud af tibetaneren. Plateauvandtårne. Men selv i det bedste tilfælde er yderligere tab sandsynligvis uundgåelige, hvilket vil kræve væsentlig tilpasning til faldende vandressourcer i denne sårbare, meget befolkede region i verden."

Mann bemærkede, at flere alternative vandforsyningskilder, herunder intensiveret grundvandsudvinding og vandoverførselsprojekter, kan være nødvendige for at imødekomme den forstærkede vandmangel i fremtiden. + Udforsk yderligere

Observations- og modelleringsdata hjælper med at forstå den tredje pol bedre