hur klimatförändringar påverkar vårt vatten

detta inlägg skrevs som en del av Climate Week NYC och Columbia University ’ s Year of Water.

klimatförändringar påverkar världens vatten på komplexa sätt. Tänk på ett vattencykeldiagram, som det nedan; global uppvärmning förändrar nästan varje steg i diagrammet. Dessa förändringar kommer att sätta press på dricksvattenförsörjning, livsmedelsproduktion, fastighetsvärden och mer, i USA och över hela världen.

faktum är att” de flesta klimatförändringseffekterna kommer ner till vatten”, säger Upmanu Lall, chef för Columbia Water Center. När människor pratar om klimatförändringar som påverkar jordbruksproduktionen, stiger havsnivån, bränder och extremt väder — ”de är alla i huvudsak en vattenhistoria”, säger Lall.

avdunstning

varmare luft kan hålla mer fukt än kall luft. Som ett resultat, i en varmare värld, kommer luften att suga upp mer vatten från hav, sjöar, jord och växter. De torrare förhållanden som denna luft lämnar kan påverka dricksvattenförsörjningen och jordbruket negativt.

på baksidan kan den varmare, våtare luften också äventyra människoliv. En studie från Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory fann att högre luftfuktighet kommer att göra framtida högre temperaturer outhärdliga på vissa ställen genom att blockera kylningseffekterna av vår svett.

nederbörd

När all den extra varma, extra våta luften svalnar, faller det extra regn eller snö till marken. Således innebär en varmare värld att vi träffas med tyngre regn och snöstormar. Nordöstra USA ser hittills den största ökningen av intensiteten och frekvensen av kraftiga nederbördshändelser. Och i centrala USA har kluster av åskväder blivit vanligare och släppt mer nederbörd sedan 1979.

genom att ändra lufttemperaturer och cirkulationsmönster kommer klimatförändringen också att förändras där nederbörd faller. Vissa områden — som det amerikanska väst, sydväst och sydost-förväntas bli torrare. Samtidigt förväntas de norra delarna av USA och Mellanvästern bli våtare. Dessa nederbördsprognoser blir redan verklighet.Southwest, southern Great Plains och Southeast förutspås se mer intensiva och långvariga torka, enligt National Climate Assessment. Och det mesta av resten av landet riskerar också att uppleva allvarligare kortsiktiga torka. Forskare inom Earth Institute har funnit att klimatförändringen redan kan ha förvärrat tidigare och nuvarande torka, och att torrare förhållanden gör skogsbränder värre.

”torkascenariot kan mildras genom att ha mer vattenlagring i dammar, som ingen arbetar med”, påpekade Lall ”eller i grundvatten, som diskuteras på vissa ställen men inte är så lätt att göra för stora mängder vatten.”

förändringar i nederbördsmönster kommer att utmana många jordbrukare, såväl som naturliga ekosystem. Forskare vid Columbia Universitys internationella Forskningsinstitut för klimat och samhälle skapar verktyg och strategier för att hjälpa jordbrukare att anpassa sig till dessa utmaningar. Naturliga ekosystem kan dock inte anpassa sig så snabbt.

ytavrinning och strömflöde

de tyngre utbrotten av nederbörd som orsakas av varmare, våtare luft kan leda till översvämningar, vilket naturligtvis kan äventyra människoliv, skada hem, döda grödor och skada ekonomin.America ’ s Water initiative vid Columbia Water Center har arbetat för att identifiera de specifika orsakerna till katastrofala översvämningar, för att mer exakt förutsäga dem, för att rädda liv och egendom. Projektet gjorde också prognoser om hur översvämningar kommer att förändras när världen fortsätter att värma. ”På åtgärdssidan tittade vi på vilka strukturer som dammar och vallar som behöver renoveras, och vilka zonförändringar måste göras så att människor är ute av skadans sätt?”sa Lall.

tyngre regnstormar ökar också ytavrinningen-vattnet som rinner över marken efter en storm. Detta rörliga vatten kan ta bort näringsämnen från jorden och plocka upp föroreningar, smuts och andra oönskade ämnen och spola dem i närliggande vattendrag. Dessa föroreningar kan mucka upp våra vattenförsörjningar och göra det dyrare att rengöra vattnet till dricksstandarder. National Climate Assessment konstaterar att vattenkvaliteten redan minskar i många delar av USA, ”särskilt på grund av ökande sediment-och föroreningskoncentrationer efter kraftiga regn.”

dessutom, som avrinning dumpar sediment och andra föroreningar i sjöar och vattendrag, det kan skada fisk och andra vilda djur. Gödningsavrinning kan orsaka algblomningar som i slutändan slutar kväva vattenlevande djur och orsaka en stinkande röra. Problemet förvärras av uppvärmning av vatten, som inte kan hålla så mycket av det upplösta syret som fisken behöver för att överleva. Dessa förhållanden kan skada fisket och göra förhållanden obehagliga för människor som gillar att använda sjöar och vattendrag för fiske, simning och andra fritidsaktiviteter.forskare inom Earth Institute vid Columbia University finner att grön infrastruktur, som parker, våtmarker och andra gröna områden, kan bidra till att absorbera avrinning och filtrera bort dess föroreningar. Dessa arbetar i liten skala med vardagliga stormar, även om Lall noterar att de inte är mycket hjälp när det gäller översvämningar.

oceaner

varmare temperaturer och ökande surhet gör livet svårt för Havsdjur. Dessa förändringar omvandlar livsmedelskedjor från botten upp. Dessutom flyttar många fiskar på jakt efter svalare vatten, vilket har konsekvenser för fiskeindustrin och människor som gillar att äta fisk.

temperaturförändringar har också potential att förändra stora havsströmmar. Eftersom havstemperaturer Driver atmosfäriska cirkulationsmönster kan detta förändra vädermönster över hela världen. Klimatforskare Richard Seager Från Columbia Lamont-Doherty Earth Observatory har funnit att högre havsytemperaturer kan göra nederbörden mer variabel och därmed mindre förutsägbar från år till år.

och naturligtvis, när istäcken och bergstoppsglaciärer smälter, dumpar de extra vatten i oceanerna; den resulterande havsnivåhöjningen äventyrar kustegenskaper runt om i världen.

Snowpack

vanligtvis, som vinter snowpack smälter på våren, lägger det långsamt färskt vatten till floder och vattendrag och hjälper till att fylla på dricksvattenförsörjningen.

men när luften värms upp får många områden mer av sin Nederbörd som regn snarare än snö. Detta innebär att mindre vatten lagras för senare som snowpack. Dessutom accelererar regnet faktiskt smältningen av snö som redan finns på marken.

bristen på snowpack kan leda till torrare förhållanden senare på året, vilket kan vara dåliga nyheter för regioner som är beroende av snösmältning för att fylla på sina dricksvattenförsörjningar. I Kalifornien har till exempel nedgångar i snowpack bidragit till långvarig torka och vattenbrist. Samtidigt som regnet kommer snabbare snarare än långsamt smälter från snö, minskar Kaliforniens förmåga att kontrollera översvämningar.

förändringar i snowpack kan också påverka vilda djur och inkomster från skidåkning och vinterturism negativt.

moln

en studie förra året från Lamont-Doherty Earth Observatory fann att ökande sommarvärme driver bort Kaliforniens morgonmoln. Denna brist på moln gör att mer solljus kan träffa marken, höja temperaturen ytterligare, förvärra torkningen och risken för bränder.

förändringar i vattenbehovet

förutom att ändra vattencykeln kan klimatförändringar förändra hur vi använder vatten och hur mycket vi behöver. Högre temperaturer och avdunstningshastigheter kan öka efterfrågan på vatten i många områden.

vattenstress

dessa förändringar i vattenförsörjning, efterfrågan och kvalitet kommer att ”förvärra vårt nuvarande problem”, säger Lall, ”vilket är att vi har åldrande vatteninfrastruktur över hela landet som misslyckas, och vi har helt enkelt inte kapacitet att hantera ens Historisk variation, än mindre vad människor projicerar för framtiden.”

klimatförändringar kommer att göra vattenbrist mer sannolikt i delar av USA, särskilt södra USA och Karibien och Stilla havet.

en uppskattad 1.6 miljoner amerikaner har redan inte regelbunden tillgång till säkert dricksvatten. En studie från Michigan State University fann att upp till 40,9 miljoner amerikanska hushåll på grund av klimatförändringar, åldrande infrastruktur och andra faktorer kanske inte har råd med vatten-och avloppstjänster 2022.

en ny studie från Harvard-projekt som år 2071 kanske nästan hälften av de 204 färskvattenbassängerna i USA inte kan möta deras månatliga vattenbehov. Detta beror delvis på växande befolkningar, men också på grund av effekterna av klimatförändringar. Cirka 50 år från nu, fann studien, många USA. regionerna kan se att deras vattenförsörjning minskar med en tredjedel av sin nuvarande storlek, medan efterfrågan fortsätter att öka. Författarna varnar för att detta kan utgöra allvarliga utmaningar för jordbruket.

vad kan göras

arbete från Columbia Water Center kan hjälpa kommunerna att möta framtidens utmaningar; USA: s vattenprojekt har undersökt hur vatten kan tilldelas för att förhindra brist och där mer vattenlagring behövs för att motstå framtida torka.för att göra dessa beräkningar samarbetade Columbia Water Center med folk från Lamont-Doherty, med hjälp av trädringdata för att rekonstruera torka och översvämningar från de senaste 700 åren i alla de stora flodbassängerna i USA under processen lärde de sig att i 1300-och 1400-talet upplevde USA torka mycket allvarligare och utbredd än vad vi har sett i modern tid.

”anledningen till att gå tillbaka 700 år är att oavsett om människor tror på framtida klimatförändringsprognoser, är det något som har hänt, och så bör vi förbereda oss för det om det händer igen”, förklarade Lall.medan klimatmodeller alltid har en viss grad av osäkerhet fortsatte han med historiska data: ”Det är lättare att övertyga människor om att om du till exempel tar bort några dammar på Colorado River, finns det egentligen ingen förmåga att möta även de mer blygsamma äldre torkorna.”

Lalls team byggde en optimeringsmodell med öppen källkod som gör det möjligt för vem som helst att undersöka och utforska olika scenarier för vattenförsörjning och efterfrågan i sin egen vattendrag. Detta verktyg kan hjälpa till att identifiera vilka grödor som skulle växa bäst under vissa vattenregimer, eller hur tillsats av förnybar energi kommer att påverka vattenförsörjningen.

Öka vattenlagring, effektivisera bevattningssystem och se till att grödor är lämpliga för det lokala klimatet är några sätt som kommuner kan hjälpa till att avvärja vattenstress. Vind-och solkraftprojekt kan också hjälpa, eftersom de använder mindre vatten än traditionella kraftverk.

det finns också saker som resten av oss kan göra för att spara vatten, som att fixa läckande VVS, ta kortare duschar, vattna gräsmattan mindre ofta och undvika mat som kräver mycket vatten. Till exempel kräver det 1800 liter vatten för att producera ett pund nötkött.

Lall föreslår också att människor lär sig mer om hur klimatförändringarna kommer att påverka vattnet i sin egen region och börja vidta åtgärder lokalt.

”i processen upptäcker du att ditt vattensystem är otillräckligt för att möta utmaningarna med klimatförändringar”, säger Lall. ”Du kommer att upptäcka att floderna som du fiskar i och jetskiing och sådant, de kommer sannolikt att bli stinkande träsk. När du går igenom denna upptäcktsprocess blir det mycket mer påtagligt att få åtgärder på lokal nivå och börja ändra saker från botten upp.”