В засушливых районах нижнего бассейна Колорадо, образованного Невадой, Аризоной и Калифорнией, грозы, известные в метеорологии как конвективные осадки, обычно регулируют сток, речной сток, водоснабжение и риск наводнений для населения в дополнение к доступности воды для населения. растительность.Конвективные осадки, которые могут привести к огромным наводнениям и последующим бедствиям, производятся за счет тепла с поверхности Земли.
Влага быстро поднимается в атмосферу, а затем очень быстро конденсируется, образуя внезапные ливни, которые плохо понимаются в глобальных климатических моделях и наборах данных.Ученые используют такую ??информацию, чтобы изучить, как изменение климата в будущем повлияет на количество осадков, но на сегодняшний день они в основном обращают внимание на конвективные осадки.
Лучшее понимание этого типа осадков могло бы помочь ученым улучшить статистическую оценку и прогнозирование изменения климата с помощью моделирования.С этой целью гидрологи из Института исследований Земли Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработали простой генератор ливня (STORM).
Их модель имитирует выпадение осадков в водоразделе при различных сценариях изменения климата, которые отражают различия в степени влажности или шторма. Выводы группы, опубликованные в журнале Environmental Research Letters, дают представление о наблюдаемых или прогнозируемых региональных гидрологических тенденциях.
«Мы решаем общую проблему, которая имеет региональные последствия, особенно в районах с дефицитом воды», — сказал Майкл Сингер, также преподаватель Кардиффского университета в Уэльсе. «Общая проблема в том, что мы знаем, что изменение климата происходит по всему миру, но мы не знаем, как это повлияет на конвективные осадки и связанный с ними сток».Сингер и его соавтор Катерина Михаэлидис решили эту проблему, создав модель, которая позволяет исследователям исследовать различные типы изменения климата.
Они применили его к району вокруг экспериментального водораздела Уолнат-Гулч в Аризоне, месте с отличными долгосрочными историческими данными об осадках, записанными на поминутной основе.«Какое-то время была эта тайна уменьшения сигнала стока в нижнем течении реки Колорадо, в частности, в реке Сан-Педро ниже по течению от Уолнат-Гулч, что очень важно на региональном уровне в пределах юго-востока Аризоны», — пояснил Сингер. «В этой части бассейна люди давно подозревали, что в эти потоки поступает меньше стока из эфемерных притоков — эфемерный означает, что они иногда текут, но большую часть времени остаются сухими».Сочетание модели STORM с анализом набора данных об осадках позволило исследователям получить представление о десятилетних тенденциях интенсивности муссонных дождей в условиях изменения климата.
Они обнаружили, что количество осадков увеличилось, но во время сильных штормов доставлялось меньше воды. Это противоречит предыдущим представлениям о том, как осадки должны реагировать на атмосферное потепление. Исследователи объяснили это явление тем, что во время муссонов в регион из Калифорнийского залива или Тихого океана попадает меньше влаги.
«Несмотря на то, что в целом идет больше дождей, каждый шторм менее интенсивен и выпадает меньше воды», — сказал Сингер. "Хотя количество осадков со временем увеличивается, и более мелкие штормы сбрасывают больше осадков в целом, они происходят более мелкими и более частыми всплесками. Эти осадки меньшей интенсивности подразумевают меньший поверхностный сток, а это означает, что мы должны увидеть уменьшение стока. по всему бассейну. И результаты нашей модели хорошо согласуются с данными по стоку: в этом эфемерном ручье произошло уменьшение стока ».Тем не менее, это изменение кратковременного стока было слишком маленьким, чтобы само по себе повлиять на сток ниже по течению.
Сингер предположил, что уменьшение количества снежных покровов в регионе и уменьшение пополнения запасов грунтовых вод в горных районах отрицательно сказалось на водных ресурсах.«Можно сказать, что изменение климата во многом повлияло на весь бассейн реки Колорадо», — пояснил Михаэлидис, также старший преподаватель Бристольского университета в Соединенном Королевстве. «Другое исследование показало снижение стока в верхнем бассейне Колорадо, поэтому наши результаты подтверждают более широкое региональное сокращение водных ресурсов, которое, вероятно, мы увидим во многих местах по всему миру».
Несмотря на то, что STORM был разработан с использованием данных сети дождемеров в одном водосборном бассейне засушливых земель, он применим везде. STORM позволяет ученым на протяжении нескольких десятилетий изучать детали того, где и сколько выпадает в минуту.
На сегодняшний день Сингер и Михаэлидис использовали его для определения реального изменения климата в широком регионе, но они находятся в процессе привязки STORM к модели стока для изучения сценариев изменения климата и того, как они могут действительно повлиять на величину и частоту изменения климата. сток.