Исследование проливает свет на факторы, влияющие на водные ресурсы от таяния снега

Вода, выпадающая в виде снега в горах США, тает и стекает вниз, питая водотоки и водохранилища. Понимание факторов, влияющих на сроки и объём этого стока, критически важно для эффективного управления ограниченными водными ресурсами. Новое исследование, проведённое учёными из Университета Невады в Рино и Института исследований пустынь (Desert Research Institute, DRI) и опубликованное в Environmental Research Letters, выделяет три ключевых фактора, влияющих на водоснабжение за счёт снегового стока, и определяет регионы, где горные водные ресурсы по-разному реагируют на изменение климата. В работе использовались данные по 537 водосборным бассейнам по всей территории США.

На основе анализа более чем 30-летних исследований команда установила, что три фактора — какая часть общего зимнего снегозапаса сохраняется к концу зимы, как быстро тает снег и когда он тает — могут использоваться для лучшего прогнозирования влияния изменения климата на жизненно важные водные ресурсы от снега. Были обнаружены значительные различия в степени влияния каждого из этих факторов на разные водосборные бассейны страны.

«Особенно на западе США снег является основой наших систем водоснабжения, — говорит ведущий автор Беатрис Гордон, аспирант Университета Невады в Рино. — Но сложность в том, что горные водные ресурсы по-разному реагируют на изменения снежного покрова в зависимости от региона. Нашей целью было предоставить учёным и управляющим водными ресурсами простую, но мощную основу для улучшения прогнозов объёма и сроков стока по мере ускорения изменения климата».

Первым шагом стал анализ более 150 исследований о снеге и стоке со всего мира. Этот обзор показал, что объём стока, и в меньшей степени сроки весеннего стока, варьируются в ответ на изменения снежного покрова по всей территории США.

«Может показаться, что у нас должны быть очень точные системы прогнозирования горного водоснабжения, но грязный секрет в том, что существует большая неопределённость, вызванная изменением климата и изменением снежного покрова», — отмечает соавтор исследования Адриан Харполд, доцент Университета Невады в Рино.

Неопределённость в отношении сроков и объёма воды от зимних снежников — серьёзная проблема для управляющих, ответственных за удовлетворение потребностей растущего населения и сельского хозяйства. На западе США, где зимы влажные, а лето сухое, большая часть поверхностных вод формируется из снегопадов в горах.

«В лучшие времена у управляющих водными ресурсами по всему западу Северной Америки была сложная задача обеспечения надёжного водоснабжения, — говорит соавтор Пол Брукс, профессор Университета Юты. — Сейчас они находятся между молотом и наковальней, поскольку изменение климата и рост населения увеличивают спрос на воду, в то время как объём и сроки её доступности становятся более изменчивыми».

Основываясь на обзоре литературы и опыте старших исследователей, авторы разработали простую основу, сфокусированную на трёх факторах, чтобы помочь управляющим лучше ориентироваться в условиях неопределённого будущего.

1. Потери водяного пара в снежный сезон. Этот механизм контролирует, сколько снега доступно в конце зимы. В течение зимы вода, запасённая в снежном покрове, «теряется» в атмосферу через испарение и сублимацию. По мере потепления зим эти потери, вероятно, увеличатся, что может уменьшить объём снега, доступного для формирования стока.
2. Интенсивность поступления жидкой воды. Этот механизм касается того, как быстро вода от таяния снега и/или дождя достигает земли. Более тёплые зимы означают более интенсивные зимние дожди, что, как показывает исследование, может привести к увеличению стока.
3. Синхронность поступления воды и энергии. Этот механизм связан с тем, когда вода от таяния снега и/или дождя доступна по отношению к моменту наибольшей потребности в ней. Исторически снежники высвобождали воду в водотоки поздней весной и ранним летом, когда спрос на воду выше. Меньше снега означает меньше естественного хранения, что увеличит разрыв между временем поступления воды и временем, когда она наиболее необходима.

Используя общедоступные данные с 537 участков по всей территории США, исследователи определили, где каждый из этих факторов наиболее и наименее важен. Например, сток в Большом Бассейне особенно чувствителен к изменениям всех трёх механизмов, что делает прогнозирование водных ресурсов здесь особенно сложным. В то же время, на другой стороне перевала Доннер в горах Сьерра-Невада, как показывает исследование, более важными будут факторы скорости поступления воды на поверхность и времени её доступности, чем потери снега в атмосферу.

«Это исследование возникло из необходимости охарактеризовать изменчивые изменения стока, происходящие в межгорных районах запада США и создающие проблемы для управления водохранилищами, критически важными для сельскохозяйственного водоснабжения», — сказал Харполд.

Команда сосредоточит свои дальнейшие усилия на понимании того, как эти изменения стока влияют на бассейны с преобладанием сельского хозяйства. «Я выросла в сельскохозяйственном регионе на западе США и знаю, насколько важен снег для наших фермерских и скотоводческих сообществ, — говорит Гордон. — И я рада видеть, как работа в рамках проекта SNOWPACs предоставляет критически важную информацию лицам, принимающим решения, которые уже сталкиваются с этими изменениями в наших горных водных ресурсах».