Результаты, основанные на измерениях, проведенных до того, как Лос-Анджелес ввел в действие обязательные ограничения на полив в 2014 году, демонстрируют закономерность системного чрезмерного полива городских газонов и удивительную эффективность использования воды в древесном покрове. Кроме того, исследователи обнаружили корреляцию между потерей воды и доходом домохозяйства.«Почва была настолько влажной, что растения не ограничивали водопотребление», — говорит Елизавета Литвак, докторант и первый автор нового исследования. «Это была максимально возможная потеря воды».Испарение + Транспирация = Эвапотранспирация или ET
Потеря воды, которую измерили Литвак и Дайан Патаки, профессор биологии, лучше всего описать как «эвапотранспирацию», измерение, которое складывает испарение воды из почвы и выделение водяного пара из растений, называемое транспирацией. Скорость эвапотранспирации (ЭТ) зависит от нескольких факторов, включая тип растения, температуру, влажность и количество воды в почве. Для каждого состояния ученые могут рассчитать потенциальную скорость ET, которая оценивает максимально возможное количество ET при условии наличия обильного количества воды.
И, согласно измерениям Литвака, почвы Лос-Анджелеса были обильным источником воды. Представьте, что жарким летним днем ??расстилаете намокшее полотенце, чтобы высохнуть. Это полностью влажная поверхность, которая должна испаряться с максимально возможной скоростью. Потеря воды из-за чрезмерного орошения газона настолько велика, потому что испарение травы перекачивает еще больше воды из почвы в атмосферу. «Растения способствуют испарению», — говорит Литвак. «Это причина того, что это не выглядит хорошо».
Для измерения ET с газонов Литвак разработал камеру размером с коробку из-под обуви, которая могла измерять быстрые изменения температуры и влажности над травой. Она и ее коллеги путешествовали по Лос-Анджелесу летом 2010 года и зимой 2011 года, проводя измерения для разработки математической модели уровней ET на газонах в различных условиях.
Водные стили богатых и знаменитыхПри последующем анализе данных они проверили гипотезу о том, что в более богатых районах больше растений, чем в более бедных. Они обнаружили, что показатели ET в самых богатых кварталах примерно вдвое выше, чем в более бедных кварталах. Вероятно, это связано с множеством факторов, говорят Литвак и Патаки, в том числе с большими размерами участков более богатой собственности.
Деревья стали героями исследования в области экономии воды, поскольку они потребляют гораздо меньше воды, чем трава. Это опять же, вероятно, связано с несколькими факторами.
Деревья имеют гораздо меньшую площадь поверхности листьев, а листья деревьев не орошаются напрямую, поэтому они менее подвержены испарению. Кроме того, деревья регулируют скорость испарения в зависимости от влажности воздуха вокруг них. В засушливых условиях деревья будут строго контролировать испарение.
«Я был удивлен, что мы можем поддерживать полог деревьев в Лос-Анджелесе с относительно небольшим количеством воды», — говорит Патаки. «Есть предположение, что нам нужно обильное орошение для поддержки деревьев. Мы можем резко сократить потребление воды и при этом сохранить полог деревьев».Долгосрочные изменения
Однако с тех пор, как были проведены измерения, приведшие к этим результатам, в гидрологии Калифорнии многое изменилось. Перед лицом исторической засухи Калифорния ввела обязательные ограничения на полив в 2014 году. Весной 2017 года ограничения были сняты, поскольку в штате была очень влажная погода.
Долгосрочные последствия ограничений на полив пока неизвестны.«Была программа финансового стимулирования для удаления газонов», — говорит Патаки. «Люди сделали».
Но ограничения на полив бьют по скупым деревьям не меньше, чем по расточительным газонам. «При ограничении полива деревья могут не получать достаточно воды», — говорит Литвак. «Деревьям не нужно много, но если орошение полностью прекратится, они могут погибнуть».«Недавняя засуха в Калифорнии подчеркивает необходимость сохранения городов и сельского хозяйства», — говорит Том Торгерсен, программный директор отдела наук о Земле Национального научного фонда (NSF), который финансировал исследование вместе с отделами экологической биологии NSF; Интегративные системы организма; и поведенческие и когнитивные науки. "В Лос-Анджелесе наибольшее суммарное испарение было связано с дерновой травой и деревьями, дающими семена; пальмы внесли очень небольшой вклад. И те, и другие смягчают эффект теплового острова и уменьшают потребность в кондиционировании воздуха.
Однако выгода не является равномерной совместно. Чем выше средний доход, тем больше местное эвапотранспирация, что свидетельствует о более низких температурах там и более высоких температурах в более бедных частях города ».
Патаки говорит, что еще слишком рано говорить о том, вернутся ли схемы полива и ландшафтные решения к тому, что было до засухи. «Изменило ли это предпочтения людей в отношении ландшафтов надолго — это то, что нам еще предстоит изучить».