jak Zmiany klimatu wpływają na naszą wodę

ten post został napisany w ramach Tygodnia klimatu w Nowym Jorku i Roku wody Uniwersytetu Columbia.

zmiany klimatu wpływają na wodę na świecie w złożony sposób. Rozważ schemat cyklu wodnego, taki jak ten poniżej; globalne ocieplenie zmienia prawie każdy etap diagramu. Zmiany te wywierają presję na dostawy wody pitnej, produkcję żywności, wartości nieruchomości i wiele innych w Stanach Zjednoczonych i na całym świecie.

w rzeczywistości „większość skutków zmian klimatu spada do wody”, mówi Upmanu Lall, dyrektor Columbia Water Center. Kiedy ludzie mówią o zmianach klimatu wpływających na produkcję rolną, wzrost poziomu morza, pożary i ekstremalne warunki pogodowe — „to wszystko jest zasadniczo historią wody”, mówi Lall.

odparowanie

Cieplejsze powietrze może pomieścić więcej wilgoci niż chłodne powietrze. W rezultacie, w cieplejszym świecie, powietrze będzie zasysać więcej wody z oceanów, jezior, gleby i roślin. Suche warunki, jakie pozostawia to powietrze, mogą negatywnie wpłynąć na zaopatrzenie w wodę pitną i rolnictwo.

z drugiej strony, cieplejsze, bardziej wilgotne powietrze może również zagrażać życiu ludzi. Badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Columbia w Lamont-Doherty Earth Observatory wykazało, że wyższa wilgotność sprawi, że w przyszłości wyższe temperatury będą nie do zniesienia w niektórych miejscach, blokując efekty chłodzenia naszego potu.

opady

kiedy całe to bardzo ciepłe, bardzo mokre powietrze ochładza się, spada dodatkowy deszcz lub śnieg na ziemię. Tak więc, cieplejszy świat oznacza, że uderzają nas cięższe opady deszczu i burze śnieżne. Północno-wschodnie stany USA odnotowują jak dotąd największy wzrost intensywności i częstotliwości występowania obfitych opadów. W centralnej części Stanów Zjednoczonych burze z piorunami są coraz częstsze i spadają więcej opadów od 1979 roku.

zmieniając temperatury powietrza i schematy cyrkulacji, zmiany klimatu również zmienią się tam, gdzie spadają opady. Niektóre obszary-takie jak amerykański zachód, południowy zachód i południowy wschód — powinny być bardziej suche. Tymczasem północne części Stanów Zjednoczonych i Środkowy Zachód mają stać się bardziej wilgotne. Te prognozy opadów już stają się rzeczywistością.

przewiduje się, że południowy zachód, Południowe Wielkie Równiny i południowy wschód będą bardziej intensywne i długotrwałe susze, zgodnie z Krajową oceną klimatu. Większość reszty kraju jest narażona na poważniejsze krótkotrwałe susze. Naukowcy z Instytutu Ziemi odkryli, że zmiany klimatu mogły już nasilić przeszłe i obecne susze, a bardziej suche warunki pogarszają pożary.

„scenariusz suszy można złagodzić poprzez większe magazynowanie wody w zaporach, nad którymi nikt nie pracuje”, zauważył Lall”, lub w wodach gruntowych, co jest omawiane w niektórych miejscach, ale nie jest takie łatwe do zrobienia w przypadku dużych ilości wody.”

zmiany w strukturze opadów będą wyzwaniem dla wielu rolników,a także dla naturalnych ekosystemów. Naukowcy z Międzynarodowego Instytutu Badawczego klimatu i społeczeństwa Uniwersytetu Columbia opracowują narzędzia i strategie, aby pomóc rolnikom dostosować się do tych wyzwań. Naturalne ekosystemy mogą jednak nie być w stanie przystosować się tak szybko.

spływ powierzchniowy i przepływ strumienia

cięższe wybuchy opadów spowodowane przez cieplejsze, bardziej wilgotne powietrze mogą prowadzić do powodzi, co może oczywiście zagrozić życiu ludzi, uszkodzić domy, zabić plony i zaszkodzić gospodarce.

Amerykańska inicjatywa wodna w Columbia Water Center pracuje nad zidentyfikowaniem konkretnych przyczyn katastrofalnych powodzi, aby dokładniej je przewidzieć, aby uratować życie i mienie. W ramach projektu zrealizowano również projekcje na temat tego, jak powodzie zmienią się w miarę ocieplania się świata. „Po stronie akcji przyjrzeliśmy się, jakie struktury, takie jak zapory i wały wodne, należy odnowić i jakie zmiany w zakresie zagospodarowania przestrzennego należy wprowadzić, aby ludzie nie ucierpieli na drodze?”powiedział Lall.

cięższe ulewy zwiększą również spływ powierzchniowy — wodę, która płynie po ziemi po burzy. Ta poruszająca się woda może usuwać składniki odżywcze z gleby i zbierać zanieczyszczenia, brud i inne niepożądane substancje, spłukując je do pobliskich zbiorników wodnych. Zanieczyszczenia te mogą zepsuć nasze zapasy wody i zwiększyć koszty czyszczenia wody zgodnie z normami picia. Krajowa ocena klimatu stwierdza, że jakość wody już zmniejsza się w wielu częściach USA, „szczególnie ze względu na rosnące stężenia osadów i zanieczyszczeń po silnych ulewach.”

Ponadto, ponieważ spływy wyrzucają osady i inne zanieczyszczenia do jezior i strumieni, mogą zaszkodzić rybom i innym dzikim zwierzętom. Spływ nawozu może spowodować zakwity glonów, które ostatecznie dusi wodne stworzenia i powoduje śmierdzący bałagan. Problem potęguje rozgrzewająca się woda, która nie może pomieścić tyle rozpuszczonego tlenu, ile ryby potrzebują do przeżycia. Warunki te mogą zaszkodzić rybołówstwu i uczynić warunki nieprzyjemnymi dla ludzi, którzy lubią korzystać z jezior i strumieni do wędkowania, pływania i innych zajęć rekreacyjnych.

naukowcy z Instytutu Ziemi na Uniwersytecie Columbia odkryli, że zielona infrastruktura, taka jak parki, tereny podmokłe i inne tereny zielone, może pomóc w absorpcji ścieków i odfiltrowywaniu zanieczyszczeń. Działają one na małą skalę przy codziennych burzach, chociaż nie są zbyt pomocne, jeśli chodzi o powodzie.

oceany

cieplejsze temperatury i rosnąca kwasowość utrudniają życie morskim stworzeniom. Zmiany te przekształcają łańcuch żywnościowy od podstaw. Ponadto wiele ryb przemieszcza się w poszukiwaniu chłodniejszych wód, co ma wpływ na przemysł rybny i ludzi, którzy lubią jeść ryby.

zmiany temperatury mają również potencjał do zmiany głównych prądów oceanicznych. Ponieważ temperatury oceanów wpływają na cyrkulację atmosfery, może to zmienić pogodę na całym świecie. Klimatolog Richard Seager Z Columbia ’ s Lamont-Doherty Earth Observatory odkrył, że wyższe temperatury powierzchni oceanu mogą sprawić, że opady będą bardziej zmienne, a tym samym mniej przewidywalne z roku na rok.

i oczywiście, gdy pokrywy lodowe i lodowce na szczytach gór topią się, wyrzucają dodatkową wodę do oceanów; wynikający z tego wzrost poziomu mórz zagraża właściwościom wybrzeża na całym świecie.

Snowpack

zwykle, gdy zimowy plecak topi się wiosną, powoli dodaje świeżą wodę do rzek i strumieni i pomaga uzupełnić zapasy wody pitnej.

jednak, gdy powietrze ociepla, wiele obszarów otrzymuje więcej opadów w postaci deszczu niż śniegu. Oznacza to, że mniej wody jest przechowywane na później jako snowpack. Dodatkowo, deszcz faktycznie przyspiesza topnienie śniegu, który już jest na ziemi.

brak śniegu może prowadzić do bardziej suchych warunków w późniejszym okresie roku, co może być złą wiadomością dla regionów, które polegają na roztopie śniegu, aby uzupełnić zapasy wody pitnej. Na przykład w Kalifornii spadki śniegu przyczyniły się do długotrwałej suszy i niedoborów wody. W tym samym czasie, gdy deszcze przychodzą szybciej niż powoli topnieją ze śniegu, zdolność Kalifornii do kontrolowania powodzi maleje.

zmiany w snowpacku mogą również negatywnie wpłynąć na przyrodę i dochody z narciarstwa i turystyki zimowej.

chmury

badania przeprowadzone w zeszłym roku w Obserwatorium ziemi w Lamont-Doherty wykazały, że rosnące letnie upały napędzają poranne chmury w Kalifornii. Ten brak chmur pozwala więcej światła słonecznego uderzać w ziemię, podnosząc temperaturę dalej, pogarszając wysychanie i ryzyko pożarów.

zmiany zapotrzebowania na Wodę

oprócz zmiany obiegu wody, zmiany klimatyczne mogą zmienić sposób korzystania z wody i to, ile potrzebujemy. Wyższe temperatury i szybkość parowania mogą zwiększyć zapotrzebowanie na wodę w wielu obszarach.

stres wodny

te zmiany w zaopatrzeniu w wodę, popycie i jakości „zaostrzą nasz obecny problem”, mówi Lall, „który polega na tym, że mamy starzejącą się infrastrukturę wodną w całym kraju, która zawodzi, i po prostu nie mamy możliwości radzenia sobie nawet z historycznymi zmianami, nie mówiąc już o tym, co ludzie projektują na przyszłość.”

zmiana klimatu sprawi, że niedobory wody będą bardziej prawdopodobne w niektórych częściach USA, szczególnie na południu USA oraz na Wyspach Karaibskich i Pacyfiku.

szacunkowo 1.6 milionów Amerykanów już nie ma regularnego dostępu do bezpiecznej wody pitnej. Badanie przeprowadzone na Michigan State University wykazało, że z powodu zmian klimatu, starzejącej się infrastruktury i innych czynników do 40,9 miliona amerykańskich gospodarstw domowych może nie być w stanie pozwolić sobie na usługi wodno-ściekowe w 2022 roku.

ostatnie badanie przeprowadzone przez Harvard przewiduje, że do 2071 r.prawie połowa 204 basenów słodkiej wody w Stanach Zjednoczonych może nie być w stanie zaspokoić miesięcznego zapotrzebowania na wodę. Wynika to częściowo z rosnącej populacji, ale także ze skutków zmian klimatycznych. Za 50 lat badania wykazały, że wiele Stanów Zjednoczonych regiony mogą zmniejszyć swoje zasoby wody o jedną trzecią ich obecnej wielkości, podczas gdy popyt nadal rośnie. Autorzy ostrzegają, że może to stanowić poważne wyzwanie dla rolnictwa.

co można zrobić

Praca w Columbia Water Center może pomóc gminom sprostać wyzwaniom przyszłości; amerykański projekt Wodny bada, w jaki sposób można przydzielać wodę, aby zapobiec niedoborom i gdzie potrzebne jest więcej magazynowania wody, aby wytrzymać przyszłe susze.

aby dokonać tych obliczeń, Columbia Water Center połączyło siły z ludźmi z Lamont-Doherty, wykorzystując dane z pierścieni drzew do rekonstrukcji suszy i powodzi z ostatnich 700 lat we wszystkich głównych dorzeczach USA.w trakcie tego procesu dowiedzieli się, że w 1300 i 1400 roku USA doświadczyły suszy znacznie poważniejszej i bardziej rozpowszechnionej niż cokolwiek, co widzieliśmy we współczesnych czasach.

„powodem cofnięcia się o 700 lat jest to, że niezależnie od tego, czy ludzie wierzą w przyszłe prognozy dotyczące zmian klimatu, to jest coś, co się stało, więc powinniśmy się do tego przygotować, na wypadek, gdyby to się powtórzyło”, wyjaśniła Lall.

podczas gdy modele klimatyczne zawsze mają pewien stopień niepewności, kontynuował, z danymi historycznymi, ” łatwiej jest przekonać ludzi, że na przykład, jeśli usuniemy niektóre tamy na rzece Kolorado, naprawdę nie ma możliwości sprostania nawet skromniejszym starszym suszy.”

zespół Lall zbudował model optymalizacji open-source, który pozwala każdemu zbadać i zbadać różne scenariusze zaopatrzenia w wodę i popytu w swoim własnym dziale wodnym. Narzędzie to może pomóc w określeniu, które uprawy będą rosły najlepiej w określonych systemach wodnych lub w jaki sposób dodanie energii odnawialnej wpłynie na zaopatrzenie w wodę.

zwiększenie magazynowania wody, zwiększenie wydajności systemów nawadniających i upewnienie się, że uprawy są odpowiednie dla lokalnego klimatu, to kilka sposobów, w jakie gminy mogą pomóc w powstrzymaniu stresu wodnego. Projekty energii wiatrowej i słonecznej również mogą pomóc, ponieważ zużywają mniej wody niż tradycyjne elektrownie.

są również rzeczy, które Reszta z nas może zrobić, aby pomóc oszczędzać wodę, takie jak naprawianie nieszczelnej kanalizacji, branie krótszych pryszniców, podlewanie trawnika rzadziej i unikanie żywności, która wymaga dużej ilości wody. Na przykład, wymaga 1,800 galonów wody do produkcji jednego funta wołowiny.

Lall sugeruje również, aby ludzie dowiedzieli się więcej o tym, jak zmiany klimatyczne wpłyną na wodę w ich własnym regionie i zaczęli podejmować działania lokalnie.

„w trakcie tego procesu odkrywasz, że Twój system wodny jest niewystarczający, aby sprostać wyzwaniom związanym ze zmianami klimatycznymi” – powiedział Lall. „Odkryjesz, że rzeki, w których łowisz ryby i jeździsz na nartach wodnych, mogą stać się śmierdzącymi bagnami. Kiedy przejdziesz przez ten proces odkrywania, staje się o wiele bardziej namacalne, aby podjąć działania na poziomie lokalnym i zacząć zmieniać rzeczy od dołu do góry.”