В новом исследовании, опубликованном в журнале Environmental Research Letters, группа гидрологов, в которую входит профессор Университета Юты Пол Брукс, отвечает на этот вопрос, моделируя отдельные эффекты изменения климата на системы ручьев Скалистых гор, варьируя тип осадков (дождь или снег) и количество энергии (температуры) в системе. Они обнаружили, что ответ зависит не столько от того, как вода попадает в водораздел ручья, сколько от того, как она уходит.Баланс водного бюджета
Гидрологи часто составляют водные бюджеты, чтобы учесть все способы, которыми вода входит и выходит из системы. В случае горного ручья вода поступает в виде осадков, но только часть этой воды уходит в виде ручья.
Большая часть этой талой воды попадает в почвы. Здесь он может использоваться растениями или испаряться напрямую, при этом потеря воды в результате обоих процессов называется эвапотранспирацией. Вода также может подпитывать грунтовые воды и попадать в ручей позже в этом году.
И имеет значение, выпадают ли осадки в виде снега или дождя.Изменение климата может повлиять на горные реки двумя основными способами: повышая общую температуру, увеличивая эвапотранспирацию и переводя количество осадков со снега на дождь. Оба воздействия могут значительно изменить количество воды в водоразделе ручья и количество воды, достигающей городов ниже по течению.Так зачем же пытаться разделить влияние двух факторов? «По мере того, как климат становится все более изменчивым, нам необходимо дать управляющим водными ресурсами конкретные рекомендации о том, как отдельные теплые или влажные годы, которые могут не совпадать, будут влиять на водоснабжение», — сказал Брукс.
Смоделированные потокиКоманда, возглавляемая докторантом Лорен Фостер из Колорадской горной школы, построила модели двух водоразделов реки Колорадо по обе стороны континентального водораздела.
Исследователи смоделировали атмосферные условия типичного водного года, но затем применили 11 моделей различных температурных изменений, чтобы увидеть, как отреагируют водоразделы.В базовых сценариях, без каких-либо изменений температуры, потоки вели себя так, как ожидалось, с увеличением потока во время таяния снега.
Во время таяния снегов и летом талая вода подпитывала нижележащий водоносный горизонт, который затем поддерживал речной сток осенью и зимой.Когда количество осадков сменилось со снега на дождь, система водотоков стала более «яркой», пишет команда, и вода, которая должна была храниться в виде снега, быстрее стекала в ручей.
Общий речной сток в этом сценарии уменьшился на 11 процентов в водоразделе к востоку от континентального водораздела и на 18 процентов к западу от водораздела. Но нагрев системы на 4 градуса по Цельсию привел к увеличению эвапотранспирации, достаточного для того, чтобы грунтовые воды поддерживали речной сток на весь сезон раньше, начиная с лета, а не осенью.
Сток сократился на 19 процентов в восточном водоразделе и на 23 процента на западе, что свидетельствует о том, что более высокие температуры могут иметь большее влияние на водотоки, чем переход от снега к дождю.«Изменения энергии, которые приводят к изменениям эвапотранспирации, перевешивают изменения в форме осадков», — сказал Рид Максвелл из Колорадской горной школы.Эффекты этих двух эффектов изменения климата могут различаться в зависимости от местоположения, пишет команда, и результаты необходимо сравнивать с реальными условиями.
Но работа исследователей помогает понять зашумленность климатических данных и помогает ученым получить более четкое представление о будущем воды, особенно на гористом западе.