Изменение климата вызывает резкие колебания уровня воды в Великих озерах

Великие озера Северной Америки содержат около одной пятой мировых запасов пресной поверхностной воды. В мае были установлены новые рекорды высокого уровня воды на озерах Эри и Верхнем, а на озере Онтарио широкомасштабные наводнения произошли во второй раз за три года. Эти события совпали с продолжительными осадками и сильными наводнениями на большей части центральной части Северной Америки.

Еще в 2013 году уровень воды в большинстве Великих озер был очень низким. Тогда некоторые эксперты предполагали, что изменение климата вместе с другими антропогенными факторами, такими как дноуглубительные работы и переброска воды, приведет к дальнейшему падению уровня. Этот сценарий вызвал серьезную озабоченность, ведь в бассейне Великих озер проживает более 30 миллионов человек, многие из которых напрямую зависят от озер как источника питьевой воды, для промышленного использования, коммерческого судоходства и рекреации.

Однако с 2014 года проблема заключается в избытке, а не в недостатке воды. Высокий уровень воды создает не меньше проблем для региона, включая эрозию береговой линии, материальный ущерб, перемещение семей и задержки с весенним посевом. Губернатор Нью-Йорка Эндрю Куомо недавно ввел режим ЧС в ответ на наводнение вокруг озера Онтарио, призвав к лучшему планированию с учетом изменения климата.

Как исследователи, специализирующиеся в области гидрологии и климатологии, мы считаем, что быстрые переходы между экстремально высоким и низким уровнем воды в Великих озерах представляют собой «новую норму». Наш вывод основан на взаимодействии глобальной климатической изменчивости и компонентов регионального гидрологического цикла. Увеличение количества осадков, угроза повторяющихся периодов высокой испаряемости и сочетание как обычных, так и необычных климатических событий — например, экстремальных выбросов холодного воздуха — ставят регион на неизведанную территорию.

Эти крайности являются результатом изменений в водном бюджете Великих озер — движении воды в озера и из них. Уровень воды колеблется под влиянием трех основных факторов: дождя и снегопада над озерами, испарения с их поверхности и стока с окружающей суши через притоки и реки. Сток напрямую зависит от осадков над сушей, снежного покрова и влажности почвы.

Например, в конце 1990-х температура поверхностных вод на озерах Верхнем и Мичиган-Гурон выросла примерно на 2°C. Более теплая вода испаряется быстрее, и в этот период скорость испарения была почти на 30% выше среднегодовых значений, что привело к рекордно низкому уровню воды на озере Мичиган-Гурон. Затем, в 2014 году, на Среднем Западе произошла необычайно холодная воздушная вспышка («полярный вихрь»). Озера замерзли, испарение снизилось, и уровень воды резко вырос.

Примерно в то же время увеличилось количество осадков. Наводнение на озере Онтарио в 2017 году последовало за весной с экстремальными осадками над сушей в его бассейне и бассейне реки Святого Лаврентия. Наводнение 2019 года случилось после самой влажной зимы в истории США. В результате более раннего таяния снега из-за повышения температур и более коротких зим, а также обильных весенних дождей, уровень воды в озере Эри сейчас намного выше обычного для этого времени года.

Увеличение зимних и весенних осадков согласуется с тем, что более теплая атмосфера может переносить больше водяного пара, что способствует более интенсивным осадкам во время экстремальных событий. Изменения в сезонных циклах таяния снега и стока соответствуют более раннему наступлению весны в меняющемся климате. Повышение температуры озер способствует усилению испарения. В совокупности это означает, что прошлые условия вокруг Великих озер больше не являются надежной основой для принятия решений на будущее.