Prisiregistruokite gauti kasdienių CleanTechnica naujienų el. paštu. Arba sekite mus „Google“ naujienose!

Vasarą vandens trūkumas yra akivaizdžiausias – pradedant ištroškusiais žemės ūkio pasėliais ir baigiant žema upe slankiojančiomis gegnėmis. Jo poveikis ypač akivaizdus, ​​kai daugelis žmonių naudojasi tuo pačiu vandens šaltiniu. Tai, kas vyksta Kolorado upės Rytų upės baseine, paliečia 40 milijonų žmonių iš septynių JAV valstijų ir Meksikos. Visame pasaulyje panašios kalnuotos vietovės tiekia vandenį, kuris padeda išmaitinti nuo vieno iki dviejų milijardų žmonių. Tiesą sakant, mokslininkai šiuos regionus vadina „pasaulio vandens bokštais“.

Tačiau problemos dėl šių baseinų prasideda ne vasarą ar net ne pavasarį. Tiesą sakant, jie prasideda žiemą, kai Uoliniuose kalnuose ir panašiose vietose, kaip kadaise, nesikaupia sniegas. Sniegas, kuris iškrenta arba neiškrenta kalnuose, turi didžiulį poveikį likusiai metų daliai. Dėl būsimos klimato kaitos šiose vietose gali iškristi vis mažiau sniego ir jis gali patikimai virsti vandeniu pasroviui.

Energetikos departamento (DOE) mokslo biuro remiami mokslininkai stengiasi suprasti sniego sausros vaidmenį, kaip ją išmatuoti ateityje ir kaip tokius duomenis panaudoti priimant sprendimus.

Sausros žiemą

Įprastos sausros metu, dar vadinamoje meteorologine sausra, trūksta kritulių. Tai dažnai turi tiesioginį ir akivaizdų poveikį. Priešingai, sniego sausros padariniai vėluoja. Kai žiemą iškrenta sniegas, jis kaupiasi kaip sniego maišas. Pavasarį didžioji dalis šios sniego gniūžtės ištirpsta ir kaip nuotėkis pasislenka per baseiną. Jis patenka į upes, kurios aprūpina vandeniu žmones toli už kalnų.

Tačiau jei sniego yra mažiau nei įprastai vieną žiemą arba jei mažiau sniego nepatenka į vandenį pasroviui, pavasario nuotėkis yra mažesnis. Sniego trūkumas gali pakeisti tiek nuotėkio kiekį, tiek laiką. Situacija dar blogėja, kai kelis metus iškrenta mažai sniego, nes kasmet sniego danga mažėja.

Sniego sausra gali atsirasti dėl trijų priežasčių. Kai temperatūra yra išskirtinai šilta, krituliai gali iškristi kaip lietus, o ne sniegas. Kai bendras kritulių kiekis mažas, lietaus ir sniego būna mažiau. Galiausiai, esant šiltai temperatūrai ir mažai kritulių, vietovėse iškrenta mažiau kritulių ir mažesnę jų dalį sudaro sniegas.

Vandens tiekimas šiltesnėje ateityje

Nors galingoje Kolorado upėje dažnai yra didžiulis vandens kiekis, šis vanduo išteka iš daugelio mažų upelių ir upių tirpstančio sniego pavidalu. Tiesą sakant, beveik trys ketvirtadaliai Kolorado upės vandens gaunama iš sniego nuotėkio. Sniego sausra gali atnešti didžiulę žalą.

Dėl prasto vandens valdymo bendruomenės gali stengtis gauti pakankamai vandens ištisus metus. Deja, dėl nenuspėjamumo dėl sniego sausros vandens valdytojams gali būti sunku žinoti, kiek ir kada bus vandens.

Tikėtina, kad būsimi klimato pokyčiai dar labiau pablogins šią keblią padėtį. Aukštesnėse vietose jau šyla greičiau nei žemesnėse. Dėl klimato kaitos pakilus aukštesnei temperatūrai, laikui bėgant bus mažiau sniego. Mokslininkai jau pastebi, kad nuo devintojo dešimtmečio pabaigos iki šių dienų visame pasaulyje didėja sniego sausros.

Kad suprastų, kiek ir kur įvyks šie sniego sausrų poslinkiai, Kalifornijos Berklio universiteto (UC Berkeley) mokslininkė Marianne Cowherd bendradarbiavo su DOE Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų nacionalinės laboratorijos tyrėjais, kad sukurtų įvairių klimato modelių scenarijus. Klimato modeliai suteikia kompiuterinį praeities, dabarties ir ateities klimato ir Žemės sistemų modeliavimą. Kadangi kiekvienas modelis turi savo privalumų ir trūkumų, komanda palygino devynių skirtingų modelių rezultatus.

Jie įgyvendino du skirtingus scenarijus. Vidutinės emisijos scenarijuje buvo daroma prielaida, kad šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisija išliks tokiame pat lygyje ir pradės mažėti 2050 m. Didesnės emisijos scenarijuje daroma prielaida, kad 2050 m. emisijos nesumažės, o emisijų tendencijos išliks.

Naujienos nebuvo geros. Abu scenarijai prognozavo, kad sniego sausra daugumoje pasaulio vietų didės. Visų pirma, visi sniegingi šiaurinio pusrutulio ir Andų regionai buvo modeliuojami taip, kad juose būtų mažiau sniego nei dabar. Nenuostabu, kad didesnės emisijos scenarijus buvo blogesnis. Be to, kad sniego sausros vis dažnėja, abu scenarijai prognozavo, kad jos taps sunkesnės.

Maždaug du trečdaliai sumažėjimo būtų vien dėl aukštesnės temperatūros, o likusi dalis būtų dėl aukštesnės temperatūros ir sumažėjusių kritulių. Tai didelis pokytis nuo praeities, kai sniego sausras daugiausia lėmė mažas kritulių kiekis. Dėl šio atskyrimo nuo meteorologinių sausrų vandens valdytojams bus dar sunkiau prognozuoti ir prisitaikyti prie sniego sausrų.

Besikeičiančio pasaulio matavimas

Be viso to, tikėtina, kad įrankiai, kuriais pasikliauja vandens valdytojai, dėl klimato kaitos taps ne tokie tikslūs.

Išmatuoti sniego sausrą jau sunkiau nei išmatuoti įprastą sausrą. Mokslininkai naudoja klimato modelių ir realaus laiko matavimų derinį, atliktą šioje srityje, kad suprastų, kas nutiks ateityje. Nors klimato modeliai gali sudaryti plataus masto įverčius, dauguma jų dar nėra pakankamai tikslūs, kad pateiktų kasmetines prognozes. Pavyzdžiui, keli modeliai rodo, kad kalnų viršūnių temperatūra yra žemesnė nei realiame gyvenime.

Dėl to dauguma trumpalaikių prognozių priklauso nuo lauko matavimų. Laimei, visame pasaulyje jau yra platus svetainių tinklas. Deja, šios svetainės nebuvo sukurtos besikeičiančiam klimatui. Laikui bėgant jie taps ne tokie tikslūs, nes sniego linija pasislinks į aukštesnį aukštį. Visų pirma, šie pokyčiai turės didelį poveikį Žemutiniam Kolorado upės baseinui ir Nevadai.

Cowherd bendradarbiavo su mokslininkais iš DOE Lawrence’o Berkeley nacionalinės laboratorijos ir Kalifornijos universiteto Los Andžele (UCLA), siekdamas ištirti ir išspręsti šį iššūkį. Jie nustatė, kad vis dar galime naudoti esamus sniego matavimo tinklus, nors ir su keliais pakeitimais. Jie taip pat nustatė, kad bus svarbu turėti papildomos informacijos apie temperatūros, sniego ir geografinės erdvės ryšį. Be to, norint suprasti šiuos kasmetinius skirtumus, bus svarbūs klimato modeliai, kurie yra pakankamai lankstūs, kad galėtų apdoroti naują informaciją.

BURĖJIMAS sprendimų link

Akivaizdu, kad daugiau informacijos apie sniegą kalnų vietovėje būtina norint užtikrinti, kad Amerikos vakarų žmonės galėtų gauti jiems reikalingą vandenį. Laimei, DOE padeda užpildyti šią spragą.

Paviršiaus atmosferos integruotos lauko laboratorijos (SAIL) kampanija buvo 21 mėnesio pastangos surinkti daugybę ir įvairių duomenų apie sąlygas virš Rytų upės baseino Kolorado paviršiuje ir po juo. Norėdami rinkti duomenis apie tai, kaip ir kada vanduo juda per šį kraštovaizdį, mokslininkai naudojo daugiau nei 50 prietaisų iš DOE mokslo biuro atmosferos spinduliuotės matavimo naudotojo įrenginio, taip pat svečių ir esamų regioninių instrumentų.

Tyrėjai iš SAIL ir netoliese vykusių lauko kampanijų, kurios vienu metu vyko, stebėjo atmosferos, paviršiaus ir požeminio paviršiaus pokyčius nuo sezono iki sezono. Žiemą jie slampinėjo per gilų sniegą. Vasarą jie žvelgdavo į miškingus kalnus ir žalius slėnius.

SAIL baigė rinkti duomenis 2023 m. birželį. Tačiau SAIL darbas ir su juo susijusios kampanijos toli gražu nesibaigė. SAIL surinko daug išsamesnį ir išsamesnį duomenų rinkinį nei bet kuri ankstesnė kalnų hidrologijos kampanija. Išspausdinus visus duomenis būtų sukurta 15 milijardų puslapių dokumentų.

Šiuo metu mokslininkai analizuoja duomenis ir svarsto, kaip juos panaudoti, kad klimato modeliai būtų tikslesni ir tikslesni. Jie glaudžiai bendradarbiauja su mokslininkais, finansuojamais DOE mokslo biuro Žemės ir aplinkos sistemų modeliavimo programos.

Jau yra naudingų rezultatų. Tiek tyrime dėl sniego dangos matavimo vietų, tiek tyrime, kuriame aprašoma, kaip modeliai nepakankamai įvertina temperatūrą kalnų viršūnėse, naudojo SAIL duomenis.

Mokslininkai ir toliau tyrinės SAIL ir susijusių kampanijų duomenis. Šie duomenys padės mums geriau suprasti „pasaulio vandens bokštus“ ir kaip jie keisis laikui bėgant. Dėl to patobulinti klimato modeliai padės vandens valdytojams ir kitiems žmonėms ateinančiais metais geriau prognozuoti sniegą. Nuo praeityje surinktų duomenų iki dabarties, mūsų mokslininkai padeda mums žvelgti į ateitį su besikeičiančiu klimatu.

Shannon Brescher Shea, Energetikos departamento, Mokslo biuro sutikimu.