Специалисты, занимающиеся изучением водных ресурсов, пришли к выводу, что так называемая «пропавшая» вода реки Колорадо не исчезает бесследно — её поглощает растительность в течение всё более засушливых весенних сезонов. Сокращение объёмов осадков в сочетании с увеличением количества солнечных дней превращает флору в мощные природные насосы, оттягивающие влагу. Об этом сообщает редакция новостного сайта «Гидросфера».
Водная система, формируемая рекой Колорадо и её притоками, является критически важным источником для семи штатов США и Мексики, обеспечивая население питьевой водой, а промышленность — электроэнергией, в том числе вырабатываемой гидроэлектростанциями. Значительная часть этого ресурса формируется в горных районах, где зимой аккумулируется снежный покров, таяние которого весной пополняет речные запасы.
Традиционно, в начале апреля каждого года, эксперты анализируют состояние снежного покрова, чтобы спрогнозировать объём воды, который поступит в речную систему в ближайшие месяцы. На протяжении долгого времени эта методика демонстрировала свою эффективность и точность.
Однако, начиная примерно с 2000 года, ситуация стала меняться. Прогнозы, основанные на данных о снежном покрове, стали систематически завышать оценки того количества воды, которое в действительности достигает русла реки. Даже в годы, отличающиеся обильными снегопадами, ожидаемого запаса влаги не образовывалось. Этот нарастающий дисбаланс долгое время оставался загадкой для научного сообщества и специалистов-гидрологов.
Влияние климатических сдвигов на гидрологический цикл
Новое исследование, проведённое учёными из Вашингтонского университета, указывает на неочевидную, но ключевую причину данного феномена: изменение характера весенних сезонов.
Согласно полученным данным, более тёплые и сухие весенние условия ответственны почти за 70% расхождения между прогнозируемым и фактическим речным стоком. В условиях дефицита весенних дождей растения начинают в большей степени зависеть от влаги, образующейся при таянии снега. Следовательно, меньший объём талой воды достигает ручьёв и, в конечном итоге, самой реки.
Установившаяся ясная погода приводит к увеличению количества солнечного света, что, в свою очередь, стимулирует рост растительности и усиливает испарение с поверхности почвы. Эти взаимосвязанные процессы дополнительно сокращают долю влаги, пополняющей водотоки.
Результаты данного исследования были обнародованы в научном журнале Письма о геофизических исследованиях.
«Период, в течение которого мы задавались вопросом: „Куда же девается наша вода?“, начался практически одновременно с фиксацией снижения уровня весенних осадков — это совпало с началом так называемой „засухи тысячелетия“, стартовавшей в 2000 году и продолжающейся по сей день», — пояснил ведущий автор работы Дэниел Хоган, аспирант факультета экологического строительства Университета Вашингтона. — «Нам было важно сосредоточиться на каскадных последствиях этого явления. Меньше дождей весной означает большую вероятность ясного неба. А увеличение солнечной активности приводит к тому, что растения, обнаружив обилие талой воды, начинают активно расти и поглощать её. Этот подход требует рассмотрения всего снежного сезона в комплексе, а не только момента, когда снежный покров достигает пика».
мый глубокий».
Настоящим виновником являются не только испарения, а растения
Чтобы разгадать тайну, исследователи изучили несколько возможных вопросов. Одна из первых идей заключалась в том, что большее количество снега может превращаться непосредственно в водяной пар — процесс, называемый сублимацией.
Но оказалось, что на это приходится лишь около 10 % недостающей воды.
Вместо этого основным условием является то, как экосистемы реагируют на изменение весенних условий. Растения от травы до деревьев действуют как естественные насосы, выкачивающие воду из почвы и выпускающие ее в атмосферу.
«Возможных виновников очень мало, поэтому я начал сравнивать вещи, которые могут иметь значение», — сказал он. — сказал Хоган. «И мы определяем, что весенние изменения гораздо более преувеличены, чем в другие времена года. Это действительно драматический поворот, когда вы выходите из-под снежного покрова к полевым цветам, цветущим на очень коротком промежутке времени, условно говоря. А без весенних дождей растений – от полевых цветов до деревьев – подобны гигантским соломинкам, притянутым к снежному покрову».
Недавние исследования подтверждают эту идею. Исследования теперь показывают, что растения могут продолжать отслеживать большие объемы воды даже в жаркие и засушливые условия, за счет как талевых снежных, так и грунтовых вод, а также уменьшения ее количества, попадающего в реку.
Доказательства в верхнем бассейне реки Колорадо
Чтобы лучше понять процесс, команда проанализировала 26 верховьев бассейна реки Верхний Колорадо на разных высотах. Они рассчитывали данные по изменению, в том числе данные о речном стоке и осадках, начиная с 1964 года, и смоделировали, сколько водной растительности будет потребляться.
«В статье мы делаем сильный сдвиг», — сказал он. — сказал Хоган. «Мы предполагаем, что растения имеют неограниченное количество воды даже при меньшем количестве изменений, чем в среднем, потому что они имеют доступ к большому количеству снега».
Результаты оказались одинаковыми во всех местах. Когда весенних осадков было мало, запасы упали.
Наибольшее снижение произошло в более низких бассейнах. В этих местах снег тает раньше, давая растениям больше времени для роста и разделения воды, прежде чем они достигнут ручей.
Почему прогнозировать водоснабжение становится сложнее
Полученные результаты ставят серьезную проблему для менеджеров по водным ресурсам.
Текущие методы прогнозирования в комиссиях полагаются на измерения снежного покрова, проведенные в начале апреля. Но к этому моменту весенняя погода еще не полностью вернулась, и теперь это оказывается решающим фактором.
«Апрель — это время, когда все хотят знать, сколько воды образуется в снежном покрове каждый год», — сказал он. — сказал Лундквист. «Но проблема с выполнением этих расчетов в главе состоит в том, что, очевидно, весна еще не наступила. Теперь, когда мы понимаем, что весенний дождь на самом деле более важен, чем дождь в любое другое время года, нам лучше предсказывать, что в зависимости от дождя, апрельские прогнозы будут более точными».
Исследовательская группа продолжает изучение того, что происходит весной, в том числе управляют ли участками затянувшегося снега в виде небольших резервуаров, которые со временем питают близкие растения.
Растущая проблема в бассейне реки Колорадо
Более свежие данные показывают, что эта проблема является частью более широких и непредсказуемых явлений.
С 1999 года количество капель в бассейне реки Колорадо сократилось примерно на 7%, а в некоторые годы только около половины ожидаемого таяния снега постепенно достигает рек и ручей.
В то же время повышение температуры усиливает таяние снега и уменьшает потери воды за счет испарения и использования растений. В крайних случаях снег появляется на несколько недель раньше, чем обычно, что уменьшает количество воды, доступной в конце года.
Другие исследования также указывают на растущее значение влажности почвы и грунтовых вод. Сухие территории могут наблюдать большое количество большого количества снега еще до того, как он достиг ручей, в то время как потери грунтовых вод в бассейне резко возросли за последние результаты.
Вместе эти факторы ослабляют некогда надежную связь между снежным покровом и речным стоком.
Переосмысление того, как мы измеряем и управляем водой
Чем дольше продолжается засуха тысячелетия, тем важнее становятся эти выводы. Прогнозирование водоснабжения, управление водохранилищами и долгосрочное планирование — все зависит от понимания того, сколько воды на самом деле будет достигнуто.
Это показывает исследование, что сосредоточения внимания только на зимнем снежном покрове уже недостаточно.
Вместо этого ученым и менеджерам по водным ресурсам необходимо будет лучше отслеживать весенние осадки, влажность почвы, активность растений и температурные изменения, чтобы делать точные прогнозы.
другие слова, ответ на загадку исчезновения воды в реке Колорадо — это не основная причина, цепная реакция, вызванная изменением климата.
Это исследование финансировалось Национальным стандартным фондом, проектом «Сублимация снега» и развитием отдела экологических систем энергетики (проект «Сезонные циклические раскрытия тайны пропавшей горной воды»).