Warum die Probleme an der Westküste nach Osten gehen

Warum die Probleme an der Westküste nach Osten gehen

Selbst unter bescheidenen Klimawandelszenarien sind die kontinentalen Vereinigten Staaten einem erheblichen Grundwasserverlust ausgesetzt, wie eine neue Studie zeigt.

Die Studie schätzt, dass die USA etwa 119 Millionen Kubikmeter Wasser (mehr als 4.2 Milliarden Kubikfuß) verlieren könnten - ungefähr genug, um den Lake Powell, den größten Stausee im oberen Colorado-Becken, viermal zu füllen.

Die Ergebnisse in Nature Communications zeigen, dass durch die Erwärmungstemperaturen das Gleichgewicht zwischen Wasserangebot und -nachfrage verschoben wird und die flache Grundwasserspeicherung den Pflanzenwasserstress abfedern kann - jedoch nur dort, wo flache Grundwasserverbindungen vorhanden sind, und nicht auf unbestimmte Zeit. Wenn die Erwärmung anhält, kann dieser Speicher erschöpft werden - auf Kosten lebenswichtiger Verbindungen zwischen Oberflächenwasser wie Flüssen, Bächen und unterirdischen Wasserreservoirs.

"Wir stehen vor einer Krise der globalen Grundwasserspeicherung."

„Selbst bei einem Erwärmungsfall von 1.5 Grad Celsius verlieren wir wahrscheinlich viel Grundwasser“, sagt Co-Autor Reed Maxwell, Professor für Hydrologie an der Colorado School of Mines.

„Die Ostküste könnte vom Standpunkt des Wassers aus wie die Westküste aussehen. Das wird eine echte Herausforderung. “

Grundwasser- und Klimawandelmodelle

Die meisten globalen Zirkulationsmodelle berücksichtigen nicht die seitliche Bewegung des Wassers im Untergrund. In der Regel umfassen sie nur eine begrenzte Auf- und Abbewegung, z. B. Regen, der von der Vegetation in die Vegetation sickert Boden und Wurzeln, die Wasser aus dem Boden ziehen. Darüber hinaus beschränken diese Modelle ihren Anwendungsbereich in der Regel auf wenige Meter über oder unter der Erde.

Diese neue Studie geht darüber hinaus, um zu simulieren, wie sich Wasser im Untergrund bewegt und mit der Landoberfläche verbindet.

„Wir haben gefragt, wie die Reaktion aussehen würde, wenn wir die gesamte Komplexität der Wasserbewegung unter der Oberfläche in eine groß angelegte Simulation einbeziehen würden, und wir glauben, dass dies das erste Mal ist, dass dies durchgeführt wurde“, sagt die Hauptautorin Laura Condon, Assistenzprofessorin für Hydrologie und Atmosphärenwissenschaften an der University of Arizona.

Die Berechnungen ergaben eine direkte Reaktion der flachen Grundwasserspeicherung auf die Erwärmung, die den starken und frühen Effekt zeigt, den selbst eine geringe bis mäßige Erwärmung auf die Grundwasserspeicherung und die Evapotranspiration haben kann.

Tipping Point

In den westlichen USA könnten Änderungen in der Grundwasserspeicherung für lange Zeit maskiert bleiben, so die Studie, da das Grundwasser dort bereits tief ist und ein Absinken des Niveaus die Oberflächengewässer nicht so stark beeinflussen würde. Darüber hinaus ist die Vegetation der Region bereits weitgehend wasserlimitiert und an die Trennung von tiefen Grundwasserquellen angepasst.

Die östlichen USA werden jedoch viel empfindlicher auf eine Absenkung des Grundwasserspiegels reagieren. Grundwasser und Oberflächenwasser sind enger miteinander verbunden, und die Erschöpfung des Grundwassers wirkt sich störender auf Vegetation, Bäche und Flüsse aus. Viele der Systeme, die im Westen der USA für die Handhabung und Verwaltung eingerichtet wurden Wasserknappheit fehlen auch im östlichen Teil des Landes.

Die Studie zeigt, dass Regionen im Osten der USA eher früher als später einen Wendepunkt erreichen können, wenn die Vegetation den Zugang zu flachem Grundwasser verliert, da die Speicherung durch Erwärmung erschöpft ist.

"Anfänglich, Pflanzen Möglicherweise herrscht kein Stress, weil noch flaches Grundwasser zur Verfügung steht. Da wir jedoch weiterhin wärmere Bedingungen haben, können sie dies immer weniger ausgleichen, und die Veränderungen sind jedes Jahr dramatischer “, sagt Condon. "Mit anderen Worten, flaches Grundwasser puffert die Reaktion auf Erwärmung, aber wenn es erschöpft ist, kann es das nicht mehr."

Die Simulationen der Studie wurden erstellt, um die Niederschlagsmuster gleich zu halten und die atmosphärischen Temperaturen nur gemäß Projektionen zwischen 1.5 und 4 Grad Celsius zu erhöhen. Selbst bei einer bescheidenen Erwärmung von 1.5 Grad Celsius prognostizierten die Forscher einen Speicherverlust von 119 Millionen Kubikmetern. Bei 4 Grad Celsius prognostizierten sie Grundwasserverluste von 7.2 Millionen Kubikmetern - ungefähr das Zehnfache des Volumens des Lake Powell oder genug, um fast drei Viertel des Eriesees zu füllen.

"Wir stehen vor einer Krise bei der globalen Grundwasserspeicherung", sagt Condon. "Riesige Grundwasserspeicher trocknen mit alarmierender Geschwindigkeit aus, und das ist ein Problem, weil sie wichtige Anbaugebiete auf der ganzen Welt ernähren."

Original-Studie

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