Влияние изменения климата на водные ресурсы

Взаимосвязь между водой, энергией, сельским хозяйством и климатом столь же важна, сколь и сложна. Изменение климата может нарушить баланс относительно стабильного климата, в котором была построена цивилизация, и поставить под угрозу безопасность водных, продовольственных и энергетических систем. Со временем последствия глобального потепления из-за антропогенного накопления парниковых газов (ПГ) в атмосфере стали более очевидными. В 2017 году основные выбросы парниковых газов, такие как двуокись углерода, метан и закись азота, достигли рекордных уровней. Концентрация углекислого газа в этом году достигла среднего глобального значения в 405 частей на миллион, что было самым высоким из когда-либо зарегистрированных, сопоставимым только с данными ледяных кернов за 800 000 лет.

20 самых теплых лет за всю историю наблюдений пришлись на период с 1995 года. 2017 год, по данным NOAA Состояние климата в 2017 году доклад, был третьим самым жарким годом с середины 1800-х годов и самым жарким годом, когда Эль-Ниньо не согревало воды в мире. Поскольку средняя температура Земли продолжает повышаться, мы можем ожидать значительного воздействия на водные ресурсы, что может привести к разрушительным последствиям для этих ресурсов.

Вода и климатическая акула

Одно из самых острых наблюдений за водой и климатом было сделано во время запуска в 2009 году проекта CDP Water Disclosure Project, который был нацелен на глобальные компании, когда генеральный директор проекта Пол Дикинсон заявил, что:

«Большая часть воздействия изменения климата будет ощущаться в виде изменения характера доступности воды, когда сокращаются ледники и меняется характер выпадения осадков, увеличивая вероятность засухи и наводнения. Если изменение климата — это акула, то вода — ее зубы и это вопрос, по которому предприятиям требуется гораздо более высокий уровень осведомленности и понимания». [курсив добавлен]

То, что верно для бизнеса, занимающегося изменением климата и его воздействием на воду, верно и для всех слоев общества; от государственных учреждений до водоканалов, от фермеров до бытовых водопользователей, каждый сектор должен быть готов к климатическим рискам, особенно в том, что касается воды.

В одной влиятельной академической статье ученые предположили, что «стационарность мертва», что означает, что со временем ожидания относительно стабильного климата и узкого диапазона режимов осадков больше не гарантируются. Это серьезное изменение парадигмы, потому что предыдущие предположения, на основе которых принимались долгосрочные решения, такие как строительство плотин и водохранилищ, и даже краткосрочные решения, такие как выбор культур для выращивания в данном регионе, теперь могут быть слишком ненадежными для предсказуемого планирования.

Ниже приведены некоторые из основных проблем, связанных с водой, с которыми изменение климата заставит людей бороться в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

Изменение характера осадков: засуха и наводнения

Изменение климата нарушает круговорот воды и осадки.По мнению ученых из Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), «вероятно, что антропогенное воздействие повлияло на глобальный круговорот воды с 1960 года», и таким воздействием является повышенная вероятность более интенсивных засух и осадков. С более высокими средними температурами и более теплым воздухом, который может удерживать больше воды, может возникнуть картина продолжительных засушливых периодов, перемежающихся короткими, но сильными осадками и возможными наводнениями. Смена экстремальных осадков иногда описывается как «засуха и наводнение» или, в последнее время, как «хлыстовая волна осадков».

Изменение климата и засухи

Засухи, интенсивные дожди и наводнения происходят естественным образом и связаны со многими факторами, включая географические, но изменение климата может усугубить эти явления. Например, повышение температуры приводит к увеличению скорости испарения и транспирации растений, что приводит к потере воды почвой и растениями. Например, исследование в Стэнфорде показало, что когда более высокие температуры совпадали с минимальным количеством осадков во время засухи в Калифорнии с 2011 по 2017 год, условия засухи ухудшались. Эта засуха теперь считается одной из самых исключительно засушливых и экстремальных в истории штата.

Северная Америка находится всего в нескольких годах от засухи 2012–2013 годов, которая затронула большую часть континента и оказалась одной из самых сильных засух за последние десятилетия. Бассейн реки Колорадо оказался втянутым в

Изменение климата и экстремальные осадки

Недавние исследования связали определенные случаи экстремальных осадков с отпечатками пальцев изменения климата. Несколько исследований пришли к выводу, что изменение климата создало условия, которые сделали проливные дожди более вероятными, что привело к нескольким недавним разрушительным наводнениям, например, урагану Флоренс в Северной Каролине в 2018 году и урагану Харви над юго-восточным Техасом в 2017 году. Исследования показывают, что изменение климата могло усилить вероятность ливней в 2016 году в Батон-Руж.

Экстремальные погодные явления, связанные с водой, влекут за собой огромные потери с точки зрения человеческих жертв, разрушенной инфраструктуры и экономического ущерба, даже если влияние изменения климата на эти экстремальные погодные явления не всегда можно прямо объяснить, влияние остается. С тех пор как в 1980 году началось отслеживание, из четырех наиболее экономически дорогостоящих погодных и климатических бедствий в США три связаны с водой:

1. тропические циклоны (ураганы) — 870,2 млрд долларов;
2. засухи — 241 миллиард долларов;
3. сильные штормы на сумму 219 миллиардов долларов; а также
4. внутренние наводнения на сумму 123 миллиарда долларов.

Просадка водонапорной башни: таяние ледников и снежная засуха

Горы, которые иногда называют естественными «водонапорными башнями», являются важными источниками многочисленных рек и других источников пресной воды. В целом горные талые воды и стоки обеспечивают более 50 процентов запасов пресной воды в мире. Тем не менее, по мере повышения глобальной температуры горные ледники и снежный покров тают с беспрецедентной скоростью. Многие горные ледники отступают, а некоторые в таких местах, как Национальный парк Глейшер, находятся под угрозой исчезновения в 21 веке. Если ледники тают, их невозможно восстановить. Таким образом, районы, которые ранее зависели от ледников в качестве источника пресной воды, теперь должны будут искать другие источники.

Еще больше усложняет возможность хранения горных вод большая вероятность того, что при более высоких температурах осадки выпадают в виде дождя, а не снега, что иногда называют «снежной засухой». Хотя больше дождя, чем снега, может показаться плюсом, это может означать снижение доступности воды. Когда снег и лед собираются на вершинах гор, таяние снега медленно отдает воду – в ручьи, реки и водохранилища – в течение весны и лета. С другой стороны, когда на вершинах гор выпадает дождь, особенно зимой, вода стекает и быстро заполняет резервуары до отказа, что может привести к избыточному стоку воды, который невозможно сохранить. Поскольку дождь течет быстрее, чем тает снег, уровень влажности почвы и подпитки грунтовых вод может снизиться.Районы, которые полагаются на талую воду в качестве основного источника пресной воды, могут все чаще испытывать нехватку воды, особенно к концу лета, и им придется искать другие источники.

Еще одно соображение заключается в том, что для очистки и перемещения общественных источников воды (иногда на большие расстояния) требуется большое количество энергии, которая производится в основном за счет сжигания ископаемого топлива, такого как уголь, природный газ и нефть. Это производство энергии, в свою очередь, требует огромного количества воды, тем самым создавая цикл водопользования и выбросов парниковых газов, которые еще больше способствуют изменению климата.

Выбросы парниковых газов

В целом выбросы парниковых газов должны быть снижены, чтобы предотвратить изменение климата и защитить источники воды, находящиеся под угрозой. Начать следует с борьбы с крупными источниками выбросов парниковых газов, а это означает, что то, как и где используется энергия, имеет решающее значение. В целом энергетический сектор выбрасывает подавляющее большинство парниковых газов – 72 процента – в виде производства электроэнергии, транспорта, производства и так далее. Когда речь идет о выбросах, связанных с пищевыми продуктами, мясо и молочные продукты оказывают большое воздействие как на климат, так и на воду. Во всем мире на производство мяса приходится 14,5% всех выбросов парниковых газов.

Изменение климата и цветение водорослей

Существует множество других взаимосвязей между изменением климата и водой. Например, изменение климата нагрело водоемы и привело к тому, что вредоносное цветение водорослей стало серьезной проблемой в реках, озерах и океанах в США и во всем мире. Это естественное цветение водорослей усугубляется загрязнением питательными веществами, которое усугубляется циклами засух и наводнений, а также более теплыми водами. Чрезмерное количество питательных веществ действует как топливо для цветения токсичных водорослей, которые появляются там, когда сильные осадки вымывают больше питательных веществ в воду. Эти цветки, как и сине-зеленые водоросли, могут повредить водным обитателям и могут выделять токсины, которые опасны для людей и других животных при прикосновении или питье.Флорида в 2018 году пережила ужасное вредоносное цветение водорослей как в пресной воде (сине-зеленые водоросли), так и в морских водах у побережья (красный прилив), что экономически обошлось штату. Эти события могут нанести ущерб экономике и здоровью человека, загрязняя питьевую воду, препятствуя развитию туризма и закрывая рыбные промыслы и промысел моллюсков.

На фото: затопленная ферма в Северной Дакоте. Министерство сельского хозяйства США (Creative Commons)