Klimaændringer vil reducere strømningen i det øvre Colorado-flodbassin, når grundvandsniveauet falder, viser undersøgelsen
Colorado-floden gør livet muligt i mange vestlige byer og understøtter landbrug, der opretholder mennesker i hele landet. Det meste af flodens vand begynder som snesmeltning fra de bjergrige vandskel i Colorado, Utah og Wyoming, og et opvarmende klima vil drastisk reducere disse strømninger, viser ny forskning.
Forskere fra Desert Research Institute (DRI), USGS og Lawrence Berkeley National Laboratory gik sammen om det nye studie, offentliggjort 23. maj i Nature Water .
Ved at anvende opvarmning til historiske forhold for East River i Colorado og bruge computersimuleringer til at observere indvirkningen på strømnings- og grundvandsniveauer, fandt forskerne ud af, at grundvandsopbevaring ville falde til de lavest kendte niveauer efter det første ekstremt tørre år og ikke kunne komme sig selv. efter flere våde perioder. Når grundvandsniveauet falder, trækkes strømme ind i vandspejlet i stedet for at bidrage til Colorado-flodens strømme.
"Vi fandt ud af, at grundvand betyder meget," siger Rosemary Carroll, Ph.D., DRI forskningsprofessor i hydrologi og hovedforfatter af undersøgelsen. "Selv med historisk observerede våde perioder i modellen, kan grundvandet ikke komme tilbage fra et enkelt tørvandsår under opvarmning i slutningen af århundredet."
Colorado-floden har været i en tørketilstand i årtier, hvilket har skabt spændinger omkring vandrettigheder i hele det sydvestlige. Forskere har været forvirrede over faldende flodniveauer selv i relativt våde år – i 2021 nåede Upper Colorado River Basin 80 % normal snepakning, men leverede kun 30 % af den gennemsnitlige strømning til floden.
Studieforfatterne ønskede at undersøge, hvordan opvarmning i bjergbassiner kan bidrage til dette fænomen. Øgede temperaturer ændrer balancen mellem snefald og vandtilgængelighed på en række måder, herunder mere snefordampning (kendt som sublimering), mere nedbør falder som regn i stedet for sne og hyppigere smeltning i løbet af vinteren.
Tidligere forskning har i vid udstrækning overset grundvandets rolle, og hvordan det kan buffere eller intensivere strømningstab fra klimaændringer.
"Jeg er meget interesseret i forholdet mellem grundvandsbidrag til streamflow - det har været et løbende tema i min forskning i lang tid," siger Carroll. "Mange undersøgelser tyder på, at på kort sigt vil frigivelse af grundvand til streamflow hjælpe med at buffere tørkepåvirkninger, men før denne undersøgelse havde vi ingen viden om, hvad det ville betyde på lang sigt."
Undersøgelsens forfattere brugte East River som fokus for forskningen, fordi den er repræsentativ for Colorado-flodens udspring, såvel som den betydelige vejr- og vandovervågningsinfrastruktur, der er tilgængelig. Jordobservationer og luftbåren kortlægning måler snepakningsdybde og tæthed, strømning, plantedækning og grundvandsniveauer, blandt mange andre målinger i hele vandskellet.
Historiske data fra 1987 til 2022 blev brugt til at skabe computermodellen. Forskerholdet anvendte derefter 4 graders opvarmning til denne tidsperiode på to måder:For én simulering blev opvarmning påført konstant over tid, mens der i efterfølgende simuleringer blev opvarmning anvendt på hver sæson uafhængigt.
Tilgangen gjorde det muligt for forskerne at undersøge de forskellige virkninger af opvarmning mellem årstider. Fire grader Celsius er repræsentativ for det forventede klima i slutningen af århundredet baseret på observeret opvarmning på cirka 0,4 grader Celsius pr. årti i vandskellet. Simuleringen tager ikke højde for sandsynlige ændringer i vegetationen over den samme tidsramme.
Undersøgelsen viste, at konsekvent varmere temperaturer resulterede i kraftige fald i grundvandsniveauet, som ikke var i stand til at genoprette til historiske gennemsnitsniveauer i våde perioder. Isolering af opvarmningen sæsonmæssigt demonstrerede den stærke indvirkning af varmere somre på vandspejlets fald, da atmosfæren øger fordampningshastigheden, planter øger deres vandoptagelse, og jorden tørrer ud. De største fald i vandspejlets højder sker i de subalpine skove, hvor nåleskovene er mest tætte.
"Når grundvandsstanden falder, mister du mere strømning til vandspejlet," siger Carroll. "Når nedbøren er lav, holder East River op med at flyde i en del af sommeren. Selvfølgelig ville dette have dramatiske effekter på økologisk sundhed og landbrugsvanding."
Ved at inkludere faldende vandspejlsniveauer i analysen fandt undersøgelsen, at reduktioner i strømningsstrømmen næsten fordobles sammenlignet med simuleringer, der undersøgte virkningerne af klimaændringer i regionen uden at tage højde for grundvandsfald. Dette er på grund af de mange påvirkninger, der forekommer samtidigt:mindre vand strømmer til vandløb fra grundvandsmagasinerne, mens mere vandløb dræner ned i jorden.
Forskningen viser behovet for i fællesskab at styre skov og grundvand i Upper Colorado River Basin, samt tage højde for udvekslingen af overflade- og grundvand i bjergbassiner, for at minimere strømningsfald under klimaændringer, siger Carroll.
"Jeg tænker på grundvand som din opsparingskonto," tilføjer hun. "Snowpack er ligesom din checkkonto; det ændrer sig fra år til år. Grundvand er en langsigtet investering - det kan udjævne de virkelig våde og tørre år. Men hvis du begynder konsekvent at reducere det grundvand år efter år, så kan du ikke længere modulere disse ekstremer."
Flere oplysninger: Faldende grundvandsopbevaring forventes at forstærke bjergstrømningsreduktioner i en varmere verden, naturvand (2024). www.nature.com/articles/s44221-024-00239-0
Journaloplysninger: Naturvand
Leveret af Desert Research Institute
Varme artikler
-
Hvad vi ved om orkanen Irma:fakta, tal, VejrudsigtOrkanen Irma har skabt kaos på en række caribiske øer, herunder det fransk-hollandske område St Martin Orkanen Irma har ramt Caribien, ødelægger hjem og efterlader mindst 25 mennesker døde. Orkan -
Hvad er græsbanker?Græsbank gør det muligt for ranchere som disse at forblive i erhvervslivet og samtidig beskytte jorden mod udvikling. Se flere græsplæne billeder. William Albert Allard/National Geographic/Getty Image -
Studiet hjælper med at forstå usynlige, men mægtige partiklerEn kunstners skildring med cutaway -sektion af de to kæmpe donuts af stråling, kaldet Van Allen bælterne, der omgiver Jorden. Kredit:NASA/Goddard Space Flight Center/Scientific Visualization Studio -
Hvordan klimaforandringer og brande former fremtidens skoveDet ikoniske landskab i Yellowstone National Park er præget af store skove, der har været uberørt af mennesker, men som er truet af et stigende antal skovbrande på grund af klimaændringer. Kredit:R. S
- Litauen afholder hackathon for at præge digital samlermønt
- NASA-teknolog udvikler selvkalibrering, hybrid rummagnetometer
- Jordskælv med en styrke på 6,3 rammer syd for Indonesien Bali
- Svovlanalyse understøtter timing af oxygens udseende
- Sådan bygger du en Spinning Jenny Paper Model
- Hvilke organisationer tager fejl af afbrydelser på arbejdet