Глобальное научное исследование показало парадокс: наши водные запасы сокращаются одновременно с изменением климата, приносящим более интенсивное выпадение осадков. Виновником всему является высыхание почв, заявляют исследователи, указывая на мир, в котором условия засухи станут новой нормой. Особенно это касается регионов, которые уже являются засушливыми.
Научное исследование, являющееся наиболее тщательным глобальным анализом выпадения осадков и рек, было осуществлено командой, возглавляемой профессором Эшиш Шарма в австралийском УНЮУ (Университет Нового Южного Уэльса) в Сиднее. Исследование базируется на актуальных данных, полученных от 43 тысяч станций наблюдения за выпадением атмосферных осадков и 53 тысяч мест, занимающихся мониторингом состояния рек. Последние располагаются в 160 странах мира. Ученые решили использовать реальные данные вместо того, чтобы получать информацию от искусственно моделируемых ситуаций о будущем климате. Такие данные могут быть неточными, и время от времени к ним могут возникать вопросы.
Крупные реки пересыхают
«Что-то осталось за кадром», — заявил Шарма, будущий научный сотрудник Австралийского научно-исследовательского совета в Школе Гражданского и Природоохранного Инжиниринга при УНЮУ. «Мы ожидали увеличения выпадения атмосферных осадков, так как более теплые воздушные потоки несут больше влаги, и это именно то, что предсказывали и климатические модели. Чего мы не учли, так это того, что несмотря на выпадение обильных осадков во всем мире, крупные реки пересыхают».
«Мы полагаем, что виной всему является пересыхание почв в наших дренажных бассейнах. Если когда-то (до возникновения бури) они были влажными, позволяя избыточным осадкам попадать в реки, теперь они стали суше и поглощают большее количество осадков, поэтому меньше воды оказывается в потоке».
«Меньше воды в наших реках означает меньше воды для наших городов и ферм. Более сухие почвы означают, что фермерам нужно больше воды для выращивания такого же количества зерновых, что и раньше. Плохо еще и то, что эта схема повторяется во всем мире, принимая серьезный масштаб в регионах, которые уже являются засушливыми. Это вызывает серьезные опасения», — добавил он.
«Голубая вода» против «Зеленой воды»
Из каждых 100 дождевых капель, падающих на землю, только 36 являются «голубой водой» — это та вода, которая попадает в озера, реки и водоносные слои, и, соответственно, это вся та вода, которая добывается для нужд человека. Оставшиеся две трети осадков, в основном, остаются в почве. Эта часть осадков известна как «зеленая вода», и именно она используется ландшафтом и экосистемой.
В связи с повышением температур, все больше воды испаряется из почв. Соответственно, эти сухие почвы впитывают больше выпавших осадков, когда те случаются, оставляя меньше «голубой воды» для человеческих нужд.
«Это двойное невезение», — заявляет Шарма. «В распоряжении людей оказывается меньше воды, которую мы можем сберегать для дальнейшего использования. Одновременно большее количество осадков переполняет дренажную инфраструктуру в городах, приводя к их более частому подтоплению».
Нужен глобальный диалог
Профессор Марк Хоффман, декан факультета Инженерного Дела УНЮУ, приветствовал исследование Шарма и призвал к глобальному диалогу в отношении того, что делать с этим разворачивающимся сценарием. Особенно это касается Австралии, которая уже является самым засушливым из всех обитаемых континентов (не считая Антарктиды).
«Очевидно, что не существует простого решения данной проблемы, и поэтому нужно начать готовиться к его поиску», — заявил он. «Изменения климата продолжают преподносить нам неприятные сюрпризы. Тем не менее, наша роль как инженеров заключается в обнаружении проблемы и нахождении способов ее решения. Знание проблемы – это часто половина выигранной битвы, а это исследование определенно выделило некоторые из основных трудностей».
В исследовании, опубликованном в ноябре, в издании «Исследование Водных Ресурсов» Американского Геофизического Союза, Шарма и его коллеги пишут, что, несмотря на наличие глобальных доказательств экстремального увеличения выпадения осадков во всем мире, нет доказательств повышения уровня наводнений. В последнем случае ученые указывают на то, что количество наводнений во всем мире наоборот снижается из-за спавших водных потоков, которые являются ключевым фактором восполнения мировых водных запасов. «В то время, как экстремальные наводнения могут увеличиваться за счет более мощных штормов, которые имеют место быть, эти наводнения часто являются слишком мощными для того, чтобы их можно было законсервировать для дальнейшего пополнения водного запаса. Наши водные запасы зависят от менее экстремальных наводнений», — сказал Шарма.
«В целом, магнитуда наводнений снижается», — пишет Шарма и его соавторы: доктор Конрад Васко из Университета Мельбурна и профессор ДеннисЛеттенмаер из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (Васко был аспирантом Шарма в УНЮУ в продолжение большей части исследования).
Значительное снижение уровня почвенной влаги
Ученые полагают, что значительное падение уровня почвенных вод вместе с сокращением географического масштаба распространения каждого шторма, являются главными причинами того, что чрезмерное выпадение осадков не вызывает соответствующего увеличения наводнений.
Они ссылаются на предыдущее американское исследование, утверждающее, что в случае выпадения чрезмерного количества осадков, если почвы до этого были влажными, 62% дождя превращается в паводок, который попадает в городскую дренажную систему. Но когда почвы сухие, только 13% дождя превращается в наводнение.
«Это определенным образом противоречит разгорающемуся водному спору в принятых докладах МСБИК (Межправительственный Совет по Борьбе с Изменением Климата), указывая на возможно еще худший вариант развития сценария», — сказал Шарма. «Небольшие наводнения очень важны для водного резервуара, так как они пополняют дамбы и составляют основу нашего водного запаса», — сказал Шарма.
«Но они происходят менее часто, так как почвы поглощают излишние осадки. Даже когда крупный шторм приносит много дождя, почвы настолько сухи, что поглощают воды больше, чем раньше, и из-за этого меньше воды попадает в реки и водоемы».
В водохранилища попадает меньше воды
Прошлое исследование очевидно упустило этот факт. «Все обеспокоены «вопросом наводнения» этой проблемы, но пропустили более критичный компонент: водный запас, оказавшийся в сложной ситуации из-за уменьшившегося потока в наши водохранилища», — добавил он.
Так, в чем же заключается решение вопроса? «Первый вариант заключается в ожидании вступления в силу международных договоров, за счет которых концентрация парникового газа может быть сокращена. Однако, это займет много времени. Другой вариант – действовать на опережение и перепроектировать наши водные системы, что позволит нам лучше приспособиться к ситуации и справляться с ней».
Для адаптации к новой реальности понадобятся новые конкретные шаги и инфраструктура. В регионах, где уменьшаются водные запасы, фермерские хозяйства с интенсивным ведением полива придется или сократить, или перенести в другие места. В то же время технические возможности водохранилищ нужно будет расширять. На городских территориях, где подтопление становится более частым явлением, нужно будет вводить поощрительную систему, которая поспособствует созданию «зеленых городов», а также созданию запасов или отведению паводковой воды.
Перепроектирование в крупных масштабах
«Нам нужно адаптироваться к этой возникающей реальности», — сказал Шарма. «У нас назрела потребность в перепроектировании в крупных масштабах на некоторых территориях, если мы планируем продолжать жить на них. Но это возможно: такие места, как Аризона и Калифорния едва ли получают 400 мм осадков в год, но их перепроектированные системы водных запасов могут превратить некогда необитаемые территории в заселенные. Или возьмите Систему Снежной горы! Ведь она касается не только гидроэлектричества, но это еще и комплексная схема пополнения запасов воды с 225 километрами туннелей, водных труб и акведуков».
Шарма сказал, что решение проблемы предполагает не просто увеличение количества дамб. «Решения по перепроектированию непросты. Их нужно рассматривать в зависимости от каждого конкретного региона, учитывая расходы и бонусы, рассматривая изменения, ожидаемые в будущем, но, не забывая и о прошлых проектах для того, чтобы ошибки не повторялись. Нет единственно правильного решения проблемы. Любой крупномасштабный проект перестройки водной системы потребует значительных инвестиций, но бездействие может иметь катастрофические последствия».
На городских территориях нужно будет делать противоположное: наводнения становятся более частым и интенсивным явлением. Глобальные экономические потери, причиняемые наводнениями ежегодно, выросли, в среднем, с 500 миллионов долларов в 1980-е годы до примерно 20 миллиардов долларов к 2010 году. К 2013 году эта цифра превысила 50 миллиардов долларов. Межправительственный Советпо Борьбе с Изменением Климата ожидает увеличение этой суммы более, чем вдвое в течение следующих 20 лет в связи с тем, что все больше людей переезжает жить в города, и, кроме того, ученые прогнозируют увеличение числа экстремальных штормов и осадков.
Адаптироваться к этому можно, но это потребует крупномасштабного перепроектирования многих городов», — говорит Шарма. «В прошлом наводнения каждый год наносили Токио значительный урон, но после они построили массивный подземный резервуар под городом, который собирает паводковую воду. Позже токийцы выпускают скопившуюся воду. Теперь в Токио не бывает наводнений».