Влияние изменения климата на водные ресурсы
Изменение климата повлияет на водные ресурсы посредством воздействия на количество, изменчивость, сроки, форму и интенсивность осадков. В этом документе представлен обзор прогнозируемых физических и экономических последствий изменения климата для водных ресурсов в Северной Америке (с акцентом на нехватку воды) и краткое обсуждение потенциальных средств смягчения неблагоприятных последствий. Более подробную информацию по этой сложной теме можно найти в книге Адамса и Пека (ожидается) и в Четвертом оценочном отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата (ДО4 МГЭИК).
Глобальное изменение климата и осадки
Модели изменения климата (GCM) предсказывают, что среднегодовая температура в США в целом повысится на 2–3 °C в течение следующих 100 лет, причем большее повышение произойдет в северных регионах (5 °C) и на севере Аляски (10 °C). . Ожидается также множество других климатических эффектов. Например, прогнозируется, что количество осадков в США, которое увеличилось на 5–10% за 20 век, в целом продолжит увеличиваться. В частности, ансамбль МОЦ предсказывает увеличение на 20% для северной части Северной Америки, увеличение количества зимних осадков на 15% для северо-западных регионов и общее увеличение количества зимних осадков для центральных и восточных регионов. Несмотря на прогнозы об увеличении количества осадков в большинстве регионов, в этих районах ожидается чистое снижение водообеспеченности из-за компенсирующего увеличения испарения. Так, например, для юго-западных районов прогнозируется уменьшение летних осадков на 20%, а для южных — общее уменьшение летних осадков. Несмотря на то, что прогнозируемые региональные последствия изменения климата сильно различаются между моделями, вышеуказанные воздействия одинаковы для всех моделей.
Глобальное изменение климата и водные ресурсы
Дополнительные эффекты глобального изменения климата, которые имеют важные последствия для водных ресурсов, включают увеличение скорости испарения, более высокую долю осадков, выпадающих в виде дождя, а не снега, более ранние и более короткие сезоны стока, повышение температуры воды и снижение качества воды как во внутренних, так и в прибрежных водах. области. Физические и экономические последствия каждого из этих эффектов обсуждаются ниже.
Ожидается, что увеличение скорости испарения сократит запасы воды во многих регионах. Ожидается, что наибольший дефицит будет наблюдаться летом, что приведет к снижению уровня влажности почвы и более частым и сильным сельскохозяйственным засухам. Более частые и сильные засухи, вызванные изменением климата, будут иметь серьезные управленческие последствия для пользователей водных ресурсов. Сельскохозяйственные производители и городские районы особенно уязвимы, о чем свидетельствуют недавние продолжительные засухи на западе и юге Соединенных Штатов, которые, по оценкам, нанесли ущерб сельскохозяйственному и муниципальному секторам на сумму более 6 миллиардов долларов. Такие засухи также влекут за собой расходы, связанные с лесными пожарами, как с точки зрения затрат на борьбу с ними, так и с точки зрения потери древесины и связанных с ней ресурсов.
Водопользователи в конечном итоге приспособятся к более частым и сильным засухам, отчасти за счет переключения ограниченных запасов воды на более ценные виды использования. Такие переходы могут быть от низкоценных к высокоценным культурам или от сельскохозяйственных и промышленных к природоохранным и муниципальным использованиям. Однако вероятен период задержки, поскольку постепенные изменения частоты и силы засухи будет трудно отличить от нормальных межгодовых колебаний количества осадков. Экономические потери в этот период задержки будут больше, чем в мире с мгновенной адаптацией, но упреждающая адаптация также может быть дорогостоящей, учитывая неопределенность будущего климата.
Ожидается, что повышение приземной температуры приведет к увеличению доли зимних осадков, выпадающих в виде дождя, и уменьшению доли выпадающих в виде снега. Ожидается также, что снежный покров будет образовываться позже зимой, накапливаться в меньших количествах и таять в начале сезона, что приведет к сокращению летних стоков. Такие сдвиги в форме и сроках выпадения осадков и стока, особенно в водоемах с снежным питанием, вероятно, приведут к более частым летним засухам. Исследования показывают, что эти изменения уже происходят на западе США. Изменения снежного покрова и поверхностного стока вызывают озабоченность у водников в ряде областей, включая производство гидроэлектроэнергии, орошаемое земледелие, городское водоснабжение, защиту от наводнений, а также коммерческое и любительское рыболовство. Время стока повлияет на величину гидроэнергетического потенциала в некоторых бассейнах, если пиковый сток воды произойдет во время непикового спроса на электроэнергию. Дефицит энергии и связанный с этим рост цен на энергию создадут стимулы для расширения емкости водохранилищ или разработки альтернативных источников энергии.
Если сезон стока приходится в основном на зиму и раннюю весну, а не на позднюю весну и лето, доступность воды для летних орошаемых культур снизится, а нехватка воды возникнет раньше в вегетационный период, особенно в водоразделах, где отсутствуют крупные водохранилища. Сельскохозяйственные производители, реагируя на сокращение запасов воды и урожайности сельскохозяйственных культур, будут корректировать свой ассортимент сельскохозяйственных культур. Производители в орошаемых регионах могут сократить общую посевную площадь или орошать больше акров в условиях дефицита, чтобы сосредоточить ограниченные запасы воды на своих наиболее ценных культурах (например, на луке и картофеле, а не на пшенице и люцерне). Производители в неорошаемых регионах могут переключиться на виды и сорта сельскохозяйственных культур с более коротким вегетационным периодом или большей засухоустойчивостью, например, на озимые зерновые.
Практика возделывания сельскохозяйственных культур, вероятно, также изменится, возможно, в сторону технологий с минимальной или нулевой обработкой, которые улучшают инфильтрацию воды и сохраняют почвенную влагу, или в сторону технологий орошения, которые более эффективны на уровне фермы (хотя и не обязательно на уровне бассейна). Производители могут начать дополнять истощающиеся запасы поверхностных вод ресурсами подземных вод, что уже наблюдается во многих пострадавших от засухи районах. Эти корректировки смягчят часть частных экономических потерь. Они также повлияют на качество окружающей среды, хотя ожидаемое направление предсказать сложнее.
Смещение гидрографов рек в сторону более зимнего стока может также нарушить жизненный цикл холодноводных видов рыб, таких как лосось, который зависит от поздневесеннего стока, чтобы «смывать» молодь лосося в океан, и от летнего стока, чтобы умерить температуру воды. Если зимний сток не собирается и не хранится для использования поздней весной или летом, меньшее количество смолта лосося переживет миграцию, и более частая гибель рыбы будет происходить из-за смертельной температуры воды в ручье. Такое воздействие на окружающую среду усилит споры о безвозвратном использовании воды по сравнению с использованием воды в русле реки, например, в бассейнах рек Кламат и Платт.
Ожидается, что изменение климата повлияет на качество воды как во внутренних, так и в прибрежных районах. В частности, ожидается, что осадки будут выпадать чаще в результате ливней высокой интенсивности, вызывая увеличение стока и эрозию. Таким образом, в ручьи и подземные водные системы будет поступать больше отложений и химических стоков, что ухудшит качество воды. Качество воды может еще больше ухудшиться, если сокращение водоснабжения приведет к повышению концентрации питательных веществ и загрязняющих веществ. Повышение температуры воздуха и воды также повлияет на качество воды за счет увеличения первичной продукции, разложения органических веществ и скорости круговорота питательных веществ в озерах и ручьях, что приведет к снижению уровня растворенного кислорода.Особую озабоченность вызывают озера и водно-болотные угодья, связанные с возвратными стоками от орошаемого земледелия. Этот набор воздействий на качество воды увеличит количество водоемов, нарушающих сегодняшние стандарты качества воды, ухудшит качество водных объектов, которые в настоящее время нарушаются, и, в конечном счете, увеличит стоимость достижения текущих целей качества воды как для потребительских, так и для потребительских целей. экологические цели.
Повышение уровня моря также может привести к снижению качества и доступности воды в прибрежных районах. Недавние прогнозы повышения уровня моря к концу 21 века колеблются от 19 до 58 см. Возможно более резкое повышение уровня моря, порядка метров, а не сантиметров, но большинство ученых считают это маловероятным риском. Например, полное таяние Гренландского ледяного щита или Западно-Антарктического ледяного щита вызовет такой большой подъем. Повышение уровня моря может повлиять на качество грунтовых вод непосредственно через проникновение соленой воды. Радикальные изменения в пресноводной гидрологии прибрежных районов, вызванные вторжением соленой воды, могут поставить под угрозу запасы пресной воды во многих прибрежных районах.
Повышение уровня моря также может косвенно повлиять на доступность воды в прибрежных районах, вызывая повышение уровня грунтовых вод в подземных водоносных горизонтах, что может увеличить поверхностный сток за счет пополнения водоносного горизонта. Нехватка воды приведет к росту цен на воду из-за ежемесячных счетов за воду или единовременной платы за подключение для новых домов и предприятий. Достаточно большой рост цен может повлиять на масштабы и характер роста городов на всей территории Соединенных Штатов. Дорогостоящие проекты водоснабжения, такие как опреснительные установки, трубопроводы и плотины, также станут более привлекательными с экономической точки зрения.
Последним и важным последствием воздействия на водные ресурсы, о котором говорилось выше, является вероятность более частых и интенсивных межгосударственных и международных конфликтов по распределению водных ресурсов.Рынки воды могут предотвратить или смягчить такие конфликты; однако уступка прав на воду для создания рынка может создать больше конфликтов, чем рассеять их.
Как справиться с изменением водных ресурсов
Прогнозы климатических изменений, хотя и подвержены неопределенности, позволяют заглянуть в возможные будущие последствия и проблемы, связанные с водными ресурсами. Прогнозируемые воздействия варьируются в зависимости от региона, но включают повышение температуры и скорости испарения; более высокая доля зимних осадков в виде дождя, а не снега; более ранняя и более сильная летняя засуха и ухудшение качества воды. Нехватка воды, которая в настоящее время приводит к значительным экономическим потерям, будет более распространена во многих регионах из-за этих воздействий. Такие экономические потери, которые происходят в целом ряде секторов, от сельского хозяйства до энергетики и отдыха, имеют серьезные последствия для местных сообществ. Более частые нехватки означают увеличение затрат для общества, хотя адаптация водопользователей снизит часть этих затрат.
Пользователи водных ресурсов могут уменьшить негативные последствия нехватки воды с помощью ряда стратегий. К ним относятся пересмотр программ хранения и сброса воды для водохранилищ, внедрение культур и методов возделывания культур, устойчивых к более широкому спектру наличия воды, расширение и корректировка программ страхования урожая (таких как Положение о предотвращении посадки в программе страхования урожая от нескольких рисков), корректировка цен на воду для поощрения сохранения и расширения инфраструктуры водоснабжения, а также поддержка возможностей перекачки воды. Ущерб от лесных пожаров, вызванных засухой, можно свести к минимуму за счет использования долгосрочных прогнозов влажности почвы для предварительного размещения средств пожаротушения и, в долгосрочной перспективе, за счет изменения правил землепользования для ограничения застройки в районах с повышенным риском пожаров.
Способность предвидеть и эффективно подготовиться к будущим проблемам управления водными ресурсами в настоящее время частично ограничена неточными региональными моделями изменения климата и долгосрочными прогнозами погоды. Неопределенность в отношении будущих климатических условий затрудняет оптимальную подготовку и адаптацию к соответствующим изменениям в наличии и качестве водных ресурсов. Представьте, например, что вы пытаетесь оптимально подготовиться к нехватке воды, когда вы не уверены, когда она произойдет, насколько серьезной она будет или как долго она будет сохраняться. Может возникнуть соблазн составить планы управления на основе наихудшего сценария; тем не менее, альтернативные издержки такого подхода, ориентированного на безопасность, могут быть высокими, если не произойдет наихудшего случая. Несовершенная информация в конечном итоге увеличивает величину экономических потерь (или снижает величину любых потенциальных экономических выгод), связанных с изменениями водных ресурсов.
Улучшение прогнозов климата и долгосрочных прогнозов погоды, таких как прогнозы, основанные на явлении Эль-Ниньо-Южное колебание (ЭНЮК), открывают потенциал для сокращения экономических потерь (или увеличения экономических выгод), связанных с изменением климата. В частности, улучшение способности обнаруживать нехватку воды заблаговременно, более точно прогнозировать ее местонахождение, интенсивность и продолжительность, а также использовать такие прогнозы для информирования стратегий управления, повысит доверие водопользователей к региональным прогнозам и их способность эффективно подготовиться и адаптироваться к будущим проблемам управления водными ресурсами.
Чтобы получить больше информации
Адамс, Р. М. и Д. Э. Пек. (2008). «Влияние изменения климата на частоту засух: последствия и возможности смягчения последствий»; Глава 7 в Горы, долины и поймы: управление водными ресурсами во время изменения климата. А. Динар и А. Гарридо, ред. Издательство Рутледж.
Глейк, П. Х. (ведущий автор). (2000). Вода: возможные последствия изменчивости и изменения климата для водных ресурсов США. Отчет Национальной группы по оценке водных ресурсов для Программы исследований глобальных изменений США. Тихоокеанский институт исследований в области развития, окружающей среды и безопасности, Окленд, Калифорния, США.
Соломон С., Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К. Б. Аверит, М. Тигнор и Х. Л. Миллер (ред.) (2007 г.) Изменение климата, 2007 г.: Физическая научная основа. Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания
Другие статьи на эту тему:
- Обзор темы: экономика изменения климата
