В зависимости от того, где вы сейчас живете, вы можете пережить сильные дожди или сильную засуху. Текущие экстремальные колебания количества осадков во всем мире в значительной степени связаны с изменением климата .
Однако цикл, который контролирует дождь - или отсутствие дождя - это гидрологический цикл , также известный как круговорот воды. Это цикл, отвечающий за непрерывное движение воды через состояния жидкости, твердых тел и пара от неба к поверхности Земли и даже под землей.
Итак, если вода движется через непрерывный и хорошо регулируемый цикл, то почему мы до сих пор наблюдаем экстремальные погодные явления, связанные либо с избытком, либо с недостатком воды, и как изменение климата взаимодействует с круговоротом воды?
Что такое круговорот воды?
Как уже упоминалось, круговорот воды - это то, как вся вода на Земле движется в различных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Он управляется солнцем, и, поскольку это непрерывная фаза, нет начальной или конечной точки, но в рамках этой статьи мы начнем с жидкого состояния.
Солнце нагревает водоемы, такие как океаны и озера (жидкие), что испаряет часть воды и превращает ее в пар в воздухе. Наряду с водоемами пар (газ) также поступает из воды, испускаемой растениями, а затем испаряется. Это также известно как эвапотранспирация.
Пар также образуется изо льда и снега (твердого вещества), которые могут сублимироваться, то есть переходить из твердого состояния непосредственно в пар. Затем поднимающиеся воздушные потоки уносят весь этот пар в атмосферу, где он конденсируется в облака в более прохладном воздухе.
Поскольку эти облака перемещаются вокруг Земли воздушными потоками, они сталкиваются и разрастаются, и некоторые из них в конечном итоге выпадают с неба в виде осадков, например, в виде дождя или снега. Вода, которая выпадает в виде дождя, либо падает непосредственно в водоемы, либо ударяется о землю и стекает с поверхности в водоемы. Некоторая часть воды также проникает в землю и пополняет водоносные горизонты, в которых хранится пресная вода, к которой люди могут получить доступ, среди прочего, для питья.
Осадки, выпадающие в виде снега, либо сразу тают, либо сохраняются в виде снежного покрова, который тает весной, либо в особенно холодном климате могут оставаться в виде ледников и ледяных шапок. Эту воду можно хранить тысячелетиями.
Любая вода, которая падает на Землю - в жидком или твердом виде - в конечном итоге, сразу же или спустя столетия, снова абсорбируется в атмосферу, продолжая процесс круговорота воды бесконечно.
Где большая часть воды на Земле?
Подавляющее большинство воды на Земле - 96,5 процента - это соленая вода, обнаруженная в океанах, плюс небольшой процент, 0,9 процента, соленой воды, обнаруженной в других местах. Остальные 2,5 процента - это пресная вода. Однако большая часть этой пресной воды - 68,7 процента - заморожена в ледниках и ледяных шапках. По данным Геологической службы США, еще 30 процентов пресной воды находится под землей, и только 1,2 процента - это поверхностная или иная пресная вода.
Из этих 1,2 процента 69 процентов пресной воды заключено в грунтовом льду и вечной мерзлоте, а оставшийся 31 процент составляет озера, реки и болота. Все эти проценты означают, что ничтожное количество ( 0,007 процента !) Всей воды на Земле - это легкодоступная пресная вода, которую мы можем использовать для питья, очистки и орошения. Эти числа, конечно, колеблются в долгосрочной перспективе - как и в тысячелетия - по мере того, как вода движется по круговороту.
Как климатический кризис влияет на круговорот воды?
Итак, вернемся к вопросу, почему в некоторых местах бывает слишком много дождя или слишком мало дождя? Кевин Тренберт говорит, что это потому, что температура определяет, сколько влаги может удерживать воздух. Тренберт - выдающийся старший научный сотрудник Национального центра атмосферных исследований в Боулдере, штат Колорадо, и почетный академик факультета физики Оклендского университета в Окленде, Новая Зеландия. Согласно исследованию, опубликованному в Nature 26 июля , только в 2021 году температура резко выросла и, как ожидается, продолжится .
Давайте разберемся: атмосфера может удерживать на 7 процентов больше влаги на 1,8 градуса по Фаренгейту (1 градус Цельсия) потепления, а это означает, что повышение температуры оказывает прямое влияние на круговорот воды или на то, сколько воды испаряется и сколько возвращается обратно в воду. Земля и в каком виде.
Таким образом, поскольку атмосфера может удерживать больше воды благодаря более высоким температурам, у штормов больше влаги, поэтому они вызывают более интенсивные осадки. Повышение температуры поверхности океана, которое мы сейчас наблюдаем, также способствует увеличению влаги во время штормов и увеличивает количество осадков. Все это означает, что эти штормы, естественно, увеличивают риск крупных наводнений.
С другой стороны, повышение температуры воздуха вызывает усиление испарения. Это еще больше сушит поверхность Земли и все больше увеличивает продолжительность засух. Кроме того, нагретая атмосфера всасывает больше влаги из почвы, деревьев и растений. Это может привести к их высыханию и увяданию, а также к увеличению риска возникновения лесных пожаров . Когда идет дождь, большая часть воды стекает, потому что земля очень твердая. Таким образом, почва остается сухой, а вода продолжает испаряться, что увеличивает риск засухи.
Даже в холодном климате, если в атмосфере слишком сухо, не будет снега, который является одним из основных источников пресной воды.
«Приблизительно с 2000 года присутствуют предупреждения, чтобы ожидать большего числа крайностей на обоих концах водного цикла», - говорит Тренберт, чья готовящаяся к выпуску книга « Изменяющийся поток энергии через климатическую систему » рассматривает этот вопрос.
«Более сильные дожди увеличивают риск наводнений, а там, где нет дождя, вещи высыхают быстрее и увеличивают интенсивность засухи и риск аномальной жары и лесных пожаров. Поэтому управление водными ресурсами чрезвычайно важно: экономия воды, когда ее избыток для времена, когда есть дефицит ».
Под управлением водными ресурсами Тренберт имеет в виду плотины, водохранилища и удерживающие пруды. Он также упоминает о важности ирригации, но обращает внимание на то, что это не может происходить за счет истощения водоносных горизонтов.
«Жизненно важно выяснить, как пополнить глубокие водоносные горизонты в периоды избытка», - говорит он. Для этого ключевым моментом является экономия воды. «Это относится к тому, чтобы позволить воде сидеть и просачиваться в почву и трещины, а не бросать все это в каналы и не отправлять в море».
Теперь это страшно
Уровень воды в озерах Мид и Пауэлл, двух крупнейших водохранилищах в Соединенных Штатах, находится на самом низком уровне за всю историю. Обе плотины являются частью системы плотин на реке Колорадо, которая обеспечивает водой более 40 миллионов человек.
