Результаты, опубликованные сегодня в Nature Communications, показывают, что по мере того, как повышение температуры изменяет баланс между спросом и предложением воды, неглубокие подземные водохранилища могут смягчать водный стресс растений – но только там, где присутствуют неглубокие соединения с грунтовыми водами, а не бесконечно. По мере продолжения потепления эти запасы могут истощиться – за счет жизненно важных связей между поверхностными водами, такими как реки, ручьи и подземные водохранилища.
"Даже с 1.В случае потепления на 5 градусов по Цельсию мы, вероятно, потеряем много грунтовых вод », – сказал Рид Максвелл, профессор гидрологии Колорадской горной школы, который стал соавтором статьи с Лорой Кондон из Университета Аризоны и Адамом Эчли из Лос-Аламосская национальная лаборатория. "Восточное побережье может начать выглядеть как Западное с точки зрения воды. Это будет настоящий вызов."
Большинство моделей глобальной циркуляции не учитывают боковое движение воды под землей.
Как правило, они включают только ограниченное движение вверх и вниз, например, дождь, просачивающийся из растений в почву, и корни, вытягивающие воду из земли. Кроме того, эти модели имеют тенденцию ограничивать область применения до нескольких метров над или под землей.
Это новое исследование выходит за рамки этого, чтобы моделировать, как вода движется под землей и соединяется с земной поверхностью.
«Мы спросили, как бы выглядела реакция, если бы мы включили всю сложность движения подземных вод в крупномасштабное моделирование, и мы думаем, что это было сделано впервые», – сказал Кондон, ведущий автор статьи и помощник. профессор гидрологии и атмосферных наук в Университете Аризоны.
Расчеты показали прямую реакцию неглубоких запасов подземных вод на потепление, что демонстрирует сильное и раннее влияние, которое даже слабое или умеренное потепление может оказать на запасы грунтовых вод и эвапотранспирацию.
На западе U.S., Исследование показало, что изменения в запасах грунтовых вод могут оставаться скрытыми в течение длительного времени, потому что грунтовые воды там уже глубокие, и падение уровня не окажет такого сильного воздействия на поверхностные воды. Кроме того, растительность региона уже в значительной степени ограничена водой и адаптирована к отключению от глубоких источников грунтовых вод.
Однако восточная часть U.S. будут намного более чувствительны к понижению уровня грунтовых вод. Подземные и поверхностные воды более тесно связаны, и истощение грунтовых вод будет более разрушительным для растительности, ручьев и рек. Многие из систем, которые были введены в действие на западе США,.S. для обработки и управления нехваткой воды также не хватает в восточной части страны.
Исследование показало, что регионы восточной части U.S. может достичь переломного момента раньше, чем позже, когда растительность начнет терять доступ к неглубоким грунтовым водам, поскольку запасы истощаются из-за потепления.
«Изначально растения могут не испытывать стресса, потому что у них все еще есть доступные неглубокие грунтовые воды, но поскольку у нас по-прежнему более теплые условия, они могут компенсировать все меньше и меньше, и изменения с каждым годом становятся все более драматичными», – сказал Кондон. "Другими словами, неглубокие грунтовые воды сдерживают реакцию на потепление, но когда они истощаются, они больше не могут этого делать."
Моделирование, проведенное в ходе исследования, было настроено таким образом, чтобы режим выпадения осадков оставался неизменным и только повышались атмосферные температуры в соответствии с прогнозами в диапазоне от 1.От 5 до 4 градусов Цельсия.
Даже при скромном 1.Из-за потепления на 5 градусов по Цельсию из-за подземных вод было потеряно 119 миллионов кубометров хранилища, что в четыре раза превышает объем озера Пауэлл, крупнейшего резервуара в бассейне Верхнего Колорадо. При 4 градусах Цельсия потери грунтовых вод прогнозировались на уровне 324 миллионов кубических метров, что примерно в 10 раз превышает объем озера Пауэлл или достаточно, чтобы заполнить почти три четверти озера Эри.
«Мы столкнулись с кризисом в области хранения подземных вод в мире», – сказал Кондон. «Огромные резервуары подземных вод высыхают с угрожающей скоростью, и это проблема, потому что они питают основные растущие регионы по всему миру."