Den igangværende tørke - og stigende temperaturer - har reduceret vandstrømmen i Colorado-floden, med forventede mere dramatiske reduktioner. Denne igangværende, hidtil uset begivenhed truer vandforsyningen i byer i U.S. Vest og nogle af de mest produktive landbrugslande overalt i verden.
Lake Powell, fotograferet 12. april 2017. Den hvide 'badekarring' ved klippebasen viser, hvor meget højere søen nåede på sit højeste niveau, næsten 100 fod over det aktuelle niveau. Billede via Patti Uger.
Af Brad Udall, Colorado State University og Jonathan Overpeck, University of Arizona
Nationens to største reservoirer, Lake Mead ved Arizona / Nevada-grænsen og Lake Powell ved Arizona / Utah-grænsen, var fyldige i år 2000. Fire korte år senere havde de mistet nok vand til at levere Californien sin lovligt fordelte andel af Colorado River vand i mere end fem år. Nu, 17 år senere, er de stadig ikke kommet sig.
Denne igangværende, hidtil uset begivenhed truer vandforsyningen til Los Angeles, San Diego, Phoenix, Tucson, Denver, Salt Lake City, Albuquerque og nogle af de mest produktive landbrugslande overalt i verden. Det er kritisk at forstå, hvad der forårsager det, så vandforvaltere kan lave realistiske vandanvendelses- og bevaringsplaner.
Mens overforbrug har spillet en rolle, skyldes en betydelig del af reservoirets tilbagegang en løbende tørke, der startede i 2000 og har ført til betydelige reduktioner i flodstrømme. De fleste tørke er forårsaget af mangel på nedbør. Vores offentliggjorte forskning viser imidlertid, at omkring en tredjedel af strømfaldet sandsynligvis skyldtes højere temperaturer i Colorado-flodens øvre bassin, hvilket skyldes klimaændringer.
Denne sondring betyder noget, fordi klimaændringer forårsager langvarig opvarmning, der vil fortsætte i århundreder. Som det fremgår af den nuværende "varme tørke", har klimaændringsinduceret opvarmning potentialet til at gøre alle tørke mere alvorlige, og omdanne det, der ville have været beskedne tørke til alvorlige, og alvorlige dem til enestående.
Colorado-floden er cirka 1400 miles lang og strømmer gennem syv amerikanske stater og ind i Mexico. Upper Colorado River Bassin forsyner cirka 90 procent af vandet til hele bassinet. Det har sin oprindelse som regn og sne i bjergene Rocky og Wasatch. Billede via USGS.
Hvordan klimaforandringer reducerer flodstrømmen
I vores undersøgelse fandt vi, at perioden fra 2000 til 2014 er den værste 15-årige tørke siden 1906, da officielle strømningsmålinger begyndte. I løbet af disse år var de årlige strømme i Colorado-floden i gennemsnit 19 procent under gennemsnittet fra det 20. århundrede.
I løbet af en lignende 15-årig tørke i 1950'erne faldt de årlige strømme med 18 procent. Men i løbet af denne tørke var regionen tørrere: nedbør faldt med ca. 6 procent sammenlignet med 4,5 procent mellem 2000 og 2014. Hvorfor er den seneste tørke den mest alvorlige på rekord?
Svaret er enkelt: højere temperaturer. Fra 2000 til 2014 var temperaturerne i det øvre bassin, hvor det meste af afstrømningen, der føder Colorado-floden produceret, 1,6 grader Fahrenheit højere end gennemsnittet fra det 20. århundrede. Derfor kalder vi denne begivenhed for en varm tørke. Høje temperaturer fortsatte i 2015 og 2016, ligesom mindre end gennemsnittet var. Afstrømning i 2017 forventes at være over gennemsnittet, men dette vil kun beskedent forbedre kapacitetsmængderne.
Høje temperaturer påvirker flodniveauer på mange måder. Sammen med tidligere snesmeltning fører de til en længere vækstsæson, hvilket betyder flere dage med vandefterspørgsel fra planter. Højere temperaturer øger også daglig brug af plantevandet og fordampning fra vandmasser og jord. Som summen trækker atmosfæren mere vand op til 4 procent mere pr. Grad Fahrenheit fra alle tilgængelige kilder, så mindre vand strømmer ind i floden. Disse fund finder også anvendelse på alle halvtørre floder i det amerikanske sydvest, især Rio Grande.
Det samlede indhold af landets to største reservoirer, Lake Mead og Lake Powell, siden deres oprindelige fyldning. Den store tilbagegang siden 2000 er skraveret brun for 2000-2014, vores 15-årige studieperiode, og lyserød for den fortsatte tørke i 2015-2016. Tabet var markant påvirket af temperaturindstillingen, i modsætning til en lignende 15-årig tørke i 1950'erne, som blev drevet af en mangel på nedbør. Billede via Bradley Udall.
En varmere, tørrere fremtid
Når vi kender forholdet mellem opvarmning og flodstrøm, kan vi projicere, hvordan Colorado vil blive påvirket af fremtidige klimaændringer. Temperaturfremskrivninger fra klimamodeller er robuste videnskabelige fund baseret på godt testet fysik. I Colorado River Bassin forventes temperaturerne at blive varm ved 5 ° F sammenlignet med det gennemsnit fra det 20. århundrede, ved midcentury i scenarier, der antager enten beskedne eller høje drivhusgasudledninger. Ved udgangen af dette århundrede ville regionen være 9,5 ° F varmere, hvis de globale drivhusgasemissioner ikke reduceres.
Ved hjælp af enkle, men stærke forhold, der er afledt af hydrologimodeller, som blev styrket af observationer, beregnet vi og vores kolleger, hvordan flodstrømme påvirkes af højere temperaturer. Vi fandt, at Colorado River-strømmen falder med ca. 4 procent pr. Grad Fahrenheit-stigning, hvilket er omtrent samme mængde som den øgede atmosfæriske vanddampholdkapacitet, der er omtalt ovenfor. Således kan opvarmning reducere vandstrømmen i Colorado med 20 procent eller mere under det gennemsnit i det 20. århundrede med midten af århundrede og med op til 40 procent ved udgangen af århundrede. Emissionsreduktioner kunne lette størrelsen af opvarmningen med 2100 fra 9,5 ° F til 6,5 ° F, hvilket ville reducere flodstrømmen med cirka 25 procent.
Store nedbørsmængder kunne modvirke de fald, som disse helt men visse fremtidige temperaturstigninger vil medføre. Men for at det skal ske, ville nedbør stige med et gennemsnit på 8 procent ved midcentury og 15 procent ved 2100.
Den amerikanske kanal fører vand fra Colorado-floden til gårde i Californiens Imperial Valley. Billede via Adam Dubrowa, FEMA / Wikipedia.
På et år-ind-år-out-basis ville disse store stigninger være betydelige. De største tiårs lange stigninger i nedbør i det 20. århundrede var 8 procent. Da en sådan stigning skete over 10 år i Colorado-bassinet i 1980'erne, forårsagede den storskala oversvømmelser, der truede den strukturelle stabilitet af Glen Canyon Dam, på grund af en udslipssvigt, ikke i modsætning til den nylige sammenbrud ved Californiens Oroville Dam.
Af flere grunde tror vi, at disse store nedbørstigninger ikke vil forekomme. Colorado-vandbassinet og andre områder over hele kloden på i det væsentlige de samme breddegrader, såsom Middelhavsområdet og områderne Chile, Sydafrika og Australien, er især i fare for tørring, fordi de umiddelbart ligger på tværs af planetens største ørkener. Disse ørkener forventes at strække polværn, når klimaet varmes op. I Colorado-flodbassinet forventes tørre områder mod syd at gå ind på nogle af bassinets mest produktive sne- og afstrømningsområder.
Derudover er klimamodeller ikke enige om, hvorvidt den fremtidige nedbør i Colorado-bassinet vil stige eller falde, hvad så meget af det. Målinger af regnmåler indikerer, at der ikke har været nogen betydelig langsigtet ændring i nedbør i det øvre bassin i Colorado siden 1896, hvilket gør væsentlige stigninger i fremtiden endnu mere tvivlsomme.
Megadrogt, der varer overalt fra 20 til 50 år eller mere, giver endnu en grund til at undgå at sætte for meget tro på stigninger i nedbør. Vi ved fra træringstudier, der går tilbage til A.D. 800, at der tidligere er forekommet megadrag i bassinet.
Flere nye undersøgelser indikerer, at med varmere temperaturer er sandsynligheden for, at skydehuller i det 21. århundrede, til et punkt, hvor oddsen for en forekomst er bedre end 80 procent. Så selvom vi måske har perioder med gennemsnitlig nedbør eller over gennemsnittet nedbør, synes det også sandsynligt, at vi vil have årtier med mindre strøm end normalt.
Billede via USEPA.
Planlægning af lavere strømme
Marts 2017 var den varmeste marts i Colorado historie, med temperaturer en forbløffende 8.8 ° F over normalt. Snowpack og forventet afstrømning faldt markant i lyset af denne rekordvarme. Klimaændringerne i Colorado River Basin er her, de er alvorlige, og de kræver flere reaktioner.
Brad Udall, seniorforsker, Colorado Water Institute, Colorado State University og Jonathan Overpeck, direktør, Institut for Miljø, fremtrædende professor i videnskab og regents 'professor i geovidenskab, hydrologi og atmosfæriske videnskaber, University of Arizona
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.