W zależności od tego, gdzie obecnie mieszkasz na świecie, możesz doświadczać ulewnych deszczy lub ekstremalnej suszy. Obecne ekstremalne wahania opadów na całym świecie są w dużej mierze spowodowane zmianami klimatycznymi .
Jednak cykl kontrolujący deszcz — lub brak deszczu — to cykl hydrologiczny , znany również jako cykl wodny. Jest to cykl odpowiedzialny za ciągły ruch wody przez jej stany cieczy, ciał stałych i pary, z nieba na powierzchnię Ziemi, a nawet pod ziemię.
Więc jeśli woda porusza się w ciągłym i dobrze uregulowanym cyklu, to dlaczego nadal obserwujemy ekstremalne zjawiska pogodowe, w których występuje zbyt dużo lub za mało wody, i jak zmiany klimatu oddziałują na cykl wodny?
Co to jest obieg wody?
Jak wspomniano, cykl wodny to sposób, w jaki cała woda na Ziemi przechodzi przez różne stany cieczy, ciała stałego i gazu. Jest napędzany przez słońce, a ponieważ jest fazą ciągłą, nie ma punktu początkowego ani końcowego, ale na potrzeby tego artykułu zaczniemy od stanu ciekłego.
Słońce ogrzewa zbiorniki wodne, takie jak oceany i jeziora (ciecz), które odparowują część wody i zamieniają ją w parę w powietrzu. Wraz ze zbiornikami wodnymi para (gaz) pochodzi również z wody, którą rośliny transpirują, a następnie odparowują. Jest to również znane jako ewapotranspiracja.
Para pochodzi również z lodu i śniegu (stałego), które mogą ulegać sublimacji, co oznacza, że mogą bezpośrednio przekształcić się ze stanu stałego w parę. Wznoszące się prądy powietrzne następnie unoszą całą tę parę do atmosfery, gdzie skraplają się w chmury w chłodniejszym powietrzu.
Gdy te chmury są przemieszczane wokół Ziemi przez prądy powietrzne, zderzają się i rosną, a niektóre w końcu spadają z nieba w postaci opadów, na przykład deszczu lub śniegu. Woda, która spada w postaci deszczu, wpada bezpośrednio do zbiorników wodnych lub uderza w ziemię i spływa jako spływ powierzchniowy do zbiorników wodnych. Część wody wsiąka również w ziemię i uzupełnia warstwy wodonośne, które przechowują świeżą wodę, do której ludzie mają dostęp między innymi do picia.
Opady, które padają, gdy śnieg albo natychmiast topnieją, są przechowywane jako śnieg, który topnieje na wiosnę, lub w szczególnie zimnym klimacie, mogą utkwić w lodowcach i czapach lodowych. Ta woda może być przechowywana przez tysiąclecia.
Każda woda, która spadnie na Ziemię – w postaci cieczy lub ciała stałego – w końcu, natychmiast lub kilka stuleci później, zostanie ponownie wchłonięta do atmosfery, kontynuując proces obiegu wody w nieskończoność.
Gdzie jest większość wody na Ziemi?
Ogromna większość wody na Ziemi – 96,5% – to słona woda występująca w oceanach oraz niewielki procent, 0,9% słonej wody występującej gdzie indziej. Pozostałe 2,5 procent to woda słodka. Jednak większość tej słodkiej wody — 68,7 procent — jest zamrożona w lodowcach i czapach lodowych. Według US Geological Survey, kolejne 30 procent słodkiej wody znajduje się pod ziemią, a tylko 1,2 procent to woda powierzchniowa lub inny rodzaj słodkiej wody.
Z tego 1,2 procenta, 69 procent słodkiej wody jest zamknięte w lodzie i wiecznej zmarzlinie, a pozostałe 31 procent to jeziora, rzeki i bagna. Wszystkie te wartości procentowe oznaczają, że znikoma ilość ( 0,007 procent !) całej wody na Ziemi to łatwo dostępna świeża woda, którą możemy wykorzystać do picia, czyszczenia i nawadniania. Liczby te oczywiście zmieniają się w dłuższej perspektywie – jak w tysiącleciach – w miarę przepływu wody przez cykl.
Jak kryzys klimatyczny wpływa na obieg wody?
Wracając więc do pytania, dlaczego w niektórych miejscach jest za dużo lub za mało deszczu? Kevin Trenberth mówi, że dzieje się tak, ponieważ temperatura określa, ile wilgoci może zatrzymać powietrze. Trenberth jest wybitnym starszym naukowcem w Narodowym Centrum Badań Atmosferycznych w Boulder w Kolorado oraz honorowym pracownikiem naukowym na wydziale fizyki Uniwersytetu Auckland w Auckland w Nowej Zelandii. Tylko w 2021 r. temperatury wzrosły i oczekuje się, że będą się utrzymywać, zgodnie z badaniem opublikowanym w Nature 26 lipca .
Rozłóżmy to: Atmosfera może zatrzymać o 7 procent więcej wilgoci na 1,8 stopnia Fahrenheita (1 stopień Celsjusza) ocieplenia, co oznacza, że rosnące temperatury mają bezpośredni wpływ na obieg wody, czyli ilość wody odparowującej i zwracanej do Ziemia iw jakiej formie.
Tak więc, ponieważ atmosfera może pomieścić więcej wody dzięki wyższym temperaturom, burze mają więcej wilgoci, dlatego powodują intensywniejsze opady. Wyższe temperatury powierzchni oceanu, które teraz obserwujemy, również powodują wilgoć w burzach i powodują bardziej ekstremalne opady deszczu. To wszystko oznacza, że te burze w naturalny sposób zwiększają ryzyko poważnych powodzi.
Z drugiej strony, ocieplające się temperatury powietrza powodują zwiększone parowanie. To dodatkowo wysusza powierzchnię Ziemi i w coraz większym stopniu nasila czas trwania susz. Ponadto podgrzana atmosfera wysysa więcej wilgoci z gleby, drzew i roślin. Może to spowodować ich wysychanie i więdnięcie oraz prowadzić do zwiększonego ryzyka pożaru . Kiedy nadchodzi deszcz, duża część wody spływa, ponieważ ziemia jest tak twarda. Gleba pozostaje więc sucha, a woda nadal paruje, powodując większe ryzyko suszy.
Nawet w zimnym klimacie, jeśli atmosfera jest zbyt sucha, nie będzie padał śnieg, który jest jednym z głównych źródeł świeżej wody.
„Od około 2000 r. pojawiają się ostrzeżenia, aby spodziewać się większej liczby skrajności na obu końcach obiegu wody”, mówi Trenberth, którego nadchodząca książka „ Zmieniający się przepływ energii przez system klimatyczny ” zajmuje się tym problemem.
„Większe deszcze zwiększają ryzyko powodzi, a tam, gdzie nie pada, rzeczy wysychają szybciej i zwiększają intensywność suszy oraz ryzyko fal upałów i pożarów. Dlatego zarządzanie wodą jest niezwykle ważne: oszczędzanie wody, gdy jest jej nadmiar dla czasy, kiedy jest deficyt."
Przez gospodarkę wodną Trenberth odnosi się do tam, zbiorników i stawów retencyjnych. Wspomina również o znaczeniu nawadniania, ale zwraca uwagę, że nie może to nastąpić kosztem zubożenia warstw wodonośnych.
„Odkrycie, jak uzupełnić głębokie warstwy wodonośne w czasach nadmiaru, jest niezbędne” – mówi. W tym celu kluczowa jest ochrona wody. „Odnosi się do pozwalania wodzie osiadać i wsiąkać w glebę i szczeliny, a nie wrzucać jej do kanałów i wysyłać do morza”.
Teraz to jest przerażające
Poziomy wody w jeziorach Mead i Lake Powell, dwóch największych zbiornikach w Stanach Zjednoczonych, są na najniższym poziomie w historii. Obie tamy są częścią systemu piętrzącego rzeki Kolorado, który dostarcza wodę do ponad 40 milionów ludzi.
