تغییرات آب و هوایی به روش های پیچیده ای بر آب جهان تأثیر می گذارد. یک نمودار چرخه آب مانند شکل زیر را در نظر بگیرید. گرم شدن کره زمین تقریباً در هر مرحله از نمودار تغییر می کند. این تغییرات باعث فشار بر منابع آب آشامیدنی، تولید مواد غذایی، ارزش املاک و سایر موارد در ایالات متحده و سراسر جهان می شود.

در واقع، "بیشتر تأثیرات تغییرات آب و هوایی به آب می رسد"، "Upmanu Lall"، مدیر مرکز آب کلمبیا می گوید. وقتی مردم در مورد تغییر آب و هوا که بر میزان تولید محصولات کشاورزی، افزایش سطح دریا، آتش سوزی و هوای شدید تأثیر می گذارد صحبت می کنند - "همه آنها اساساً یک داستان آب هستند".

تبخیر

هوای گرمتر می تواند رطوبت بیشتری نسبت به هوای خنک در خود نگه دارد. در نتیجه، در دنیای گرمتر، هوا آب بیشتری را از اقیانوس ها، دریاچه ها، خاک و گیاهان می مکد. شرایط خشک تری که این هوا از خود به جای می گذارد می تواند بر تأمین آب آشامیدنی و کشاورزی تأثیر منفی بگذارد.

در طرف مقابل، هوای گرمتر و مرطوب تر می تواند زندگی انسان ها را نیز به خطر بیندازد. مطالعه ای در رصدخانه زمین لامونت-دوهرتی از دانشگاه کلمبیا نشان داد که رطوبت بالاتر با مسدود کردن اثرات خنک کننده عرق ما، در بعضی از نقاط دمای بالاتر آینده را غیر قابل تحمل می کند.

بارش

وقتی همه آن هوای گرم و مرطوب اضافی خنک شود، باران یا برف اضافی به زمین می بارد. بنابراین، یک جهان گرمتر به این معنی است که باران شدیدتر و طوفان های برفی ما را تحت تأثیر قرار می دهد. در شمال شرقی ایالات متحده تاکنون بیشترین افزایش در شدت و دفعات حوادث بارشی شدید مشاهده شده است. و در ایالات متحده مرکزی، از سال 1979 خوشه های رعد و برق بیشتر شده و بارندگی بیشتری دارند.

چگونگی تغییر میزان بارش در ایالات متحده. رنگ ها بر روی نقشه تغییرات کلی سالانه بارش را برای سال های 1991-2012 نسبت به سالهای 1901-1960 نشان می دهند و در بیشتر مناطق شرایط مرطوب تری را نشان می دهند. میله های نمودار میانگین اختلاف بارندگی را برای دهه های 1901-2012 (نسبت به میانگین 1960-1901) برای هر منطقه نشان می دهد. نوار سمت راست در هر نمودار مربوط به سال های 2001-2012 است. تصویر: برگرفته از Peterson و همکاران. 2013، از طریق NCA.

با تغییر درجه حرارت هوا و الگوهای گردش جریان، تغییرات آب و هوایی در جایی که بارندگی رخ می دهد نیز تغییر می کند. انتظار می رود برخی مناطق - مانند غرب آمریکا، جنوب غربی و جنوب شرقی - خشک تر شوند. در همین حال، انتظار می رود که مناطق شمالی ایالات متحده و غرب میانه مرطوب تر شوند. این پیش بینی های بارش در حال تبدیل شدن به واقعیت است.

طبق ارزیابی سازمان ملی آب و هوا، جنوب غربی، جنوب دشت های بزرگ و جنوب شرقی پیش بینی می شود خشکسالی های شدیدتر و طولانی تری داشته باشند. و بیشتر مناطق دیگر کشور نیز در معرض خطر خشکسالی های کوتاه مدت شدیدتر هستند. محققان در موسسه زمین دریافتند که تغییرات آب و هوایی ممکن است خشکسالی گذشته و حال را تشدید کرده باشد و شرایط خشک تر آتش سوزی را بدتر می کند.

Lall خاطرنشان کرد: "سناریوی خشکسالی می تواند با ذخیره بیشتر آب در سدها، که هیچ کس روی آن کار نمی کند، یا در آب های زیرزمینی کاهش یابد، که در بعضی جاها در حال بحث است اما انجام آن برای مقادیر زیاد آب به همین آسانی نیست."

تغییر در الگوی بارندگی بسیاری از کشاورزان و همچنین اکوسیستم های طبیعی را به چالش می کشد. دانشمندان در موسسه تحقیقات بین المللی آب و هوا و جامعه دانشگاه کلمبیا در حال ایجاد ابزارها و استراتژی هایی برای کمک به کشاورزان برای انطباق با این چالش ها هستند. اکوسیستم های طبیعی ممکن است نتوانند به همین سرعت سازگار شوند.

رواناب سطحی و جریان

بارش شدیدتر از بارش ناشی از هوای گرمتر و مرطوب تر می تواند منجر به جاری شدن سیل شود، که البته می تواند زندگی انسان ها را به خطر بیندازد، به خانه ها آسیب برساند، محصولات را از بین ببرد و به اقتصاد آسیب برساند.

سازمان آب آمریکا در مرکز آب کلمبیا در تلاش بوده است تا علل خاص طغیان فاجعه را شناسایی کند، تا با دقت بیشتری پیش بینی کند تا جان و مال افراد نجات یابد. این پروژه همچنین پیش بینی هایی در مورد چگونگی تغییر سیل با ادامه روند گرم شدن جهان ارائه داد. "در بخش اقدامات، ما بررسی کردیم که چه سازه هایی مانند سدها و موانع سطح بالا باید بازسازی شوند و چه تغییراتی در منطقه بندی باید انجام شود تا مردم از خطر خارج شوند؟".

طوفان های شدید باران نیز رواناب سطحی را افزایش می دهد - آبی که پس از طوفان بر روی زمین جریان می یابد. این آب در حال حرکت ممکن است مواد مغذی را از خاک خارج کرده و آلاینده ها، آلودگی ها و سایر مواد غیر مطلوب را از بین ببرد و آنها را به داخل آب های مجاور بریزد. این آلودگی ها ممکن است منابع آب ما را پنهان کرده و تمیز کردن آب را به میزان استاندارد نوشیدن گران کنند. ارزیابی ملی اقلیم نشان می دهد که کیفیت آب در بسیاری از مناطق ایالات متحده در حال کاهش است، "به ویژه به دلیل افزایش رسوبات و غلظت آلاینده ها پس از بارش شدید باران."

علاوه بر این، از آنجا که رواناب رسوبات و سایر آلاینده ها را به دریاچه ها و نهرها می ریزد، می تواند به ماهی ها و سایر حیوانات وحشی آسیب برساند. رواناب کود می تواند باعث رشد جلبک ها شود که در نهایت منجر به خفه شدن مخلوط های آب و ایجاد یک وضعیت بدبو می شود. این مشکل با گرم شدن آب افزایش می یابد، که ماهی نمی تواند اکسیژن محلول را برای زنده ماندن نگه دارد. این شرایط می تواند به صید ماهی آسیب برساند و شرایط را برای افرادی که دوست دارند از دریاچه ها و نهرها برای ماهیگیری، شنا و سایر فعالیتهای تفریحی استفاده کنند ناخوشایند کند.

محققان در موسسه زمین در دانشگاه کلمبیا دریافتند که زیرساخت های سبز مانند پارک ها، تالاب ها و دیگر مناطق سبز می توانند به جذب رواناب کمک کرده و آلودگی های آن را فیلتر کنند. این در مقیاس کوچک با طوفان های روزمره کار می کنند، اگرچه Lall خاطرنشان می کند که وقتی سیل می آید کمک چندانی نمی کند.

اقیانوس ها

دمای گرمتر و افزایش اسیدیته زندگی موجودات دریایی را دشوار می کند. این تغییرات در حال تبدیل زنجیره های غذایی از پایین به بالا است. علاوه بر این، بسیاری از ماهی ها در جستجوی آب های خنک تر به صورت متقابل حرکت می کنند، که این امر برای صنعت ماهیگیری و افرادی که دوست دارند ماهی بخورند تأثیراتی دارد.

تغییرات دما همچنین می تواند جریانهای عمده اقیانوس را تغییر دهد. از آنجا که دمای اقیانوس ها الگوهای گردش جوی را هدایت می کنند، این می تواند الگوهای آب و هوایی را در سراسر جهان تغییر دهد. Richard Seager، دانشمند آب و هوا از رصدخانه زمین کلمبیا، لامونت-دوهرتی، دریافته است که درجه حرارت بالاتر سطح اقیانوس می تواند بارندگی را سال به سال بیشتر متغیر و در نتیجه کمتر قابل پیش بینی کند.

و البته، با ذوب شدن یخ ها و یخچال های کوهستانی، آنها آب اضافی را به اقیانوس ها می ریزند. افزایش سطح دریا در نتیجه وضعیت ساحلی در سراسر جهان را به خطر می اندازد.

کیسه برفی

به طور معمول، با آب شدن کیسه برف زمستانی در بهار، به آرامی آب شیرین به رودخانه ها و رودخانه ها اضافه می کند و به دوباره پر کردن منابع آب آشامیدنی کمک می کند.

با این حال، با گرم شدن هوا، بسیاری از مناطق بیشتر باران را به جای بارش برف، به عنوان باران دریافت می کنند. به این معنی که آب کمتری بعداً به عنوان کیسه برفی ذخیره می شود. علاوه بر این، باران در واقع ذوب برف را که در حال حاضر روی زمین است تسریع می کند.

کمبود کیسه برف می تواند در اواخر سال به شرایط خشک تری منجر شود، که می تواند خبر خوبی برای مناطقی نباشد که برای پر کردن منابع آب آشامیدنی خود به ذوب برف اعتماد می کنند. به عنوان مثال، در کالیفرنیا، کاهش برف به خشکسالی طولانی مدت و کمبود آب کمک کرده است. همزمان با باران سرعت کالیفرنیا در کنترل سیل در حال کاهش است و نه سرعت ذوب شدن از برف.

تغییر در مقدار برف همچنین می تواند بر حیات وحش و درآمد حاصل از اسکی و گردشگری زمستانی تأثیر منفی بگذارد.

ابرها

یک مطالعه سال گذشته از رصدخانه زمین لامونت-دوهرتی نشان داد که افزایش گرمای تابستان ابرهای صبح کالیفرنیا را رانده است. این کمبود ابر باعث می شود که نور خورشید بیشتر به زمین برخورد کند، درجه حرارت را بیشتر افزایش دهد، خشک شدن و خطر آتش سوزی را تشدید کند.

تغییر در تقاضای آب

علاوه بر تغییر چرخه آب، تغییر آب و هوا می تواند نحوه استفاده از آب و میزان نیاز ما را تغییر دهد. دمای بالاتر و میزان تبخیر می تواند تقاضای آب را در بسیاری از مناطق افزایش دهد.

نقشه ها درصد تغییر از 2005 تا 2060 در تقاضای پیش بینی شده برای آب را تصور می کنند با فرض (الف) تغییر در جمعیت و شرایط اقتصادی اجتماعی و (ب) تغییرات ترکیبی در جمعیت، شرایط اقتصادی اجتماعی و آب و هوا (با فرض کاهش تدریجی روند انتشار فعلی که از اواسط اواسط شروع می شود قرن). منبع: Brown و همکاران 2013، از طریق NCA

بحران آب

Lall می گوید، این تغییرات در تأمین، تقاضا و کیفیت آب "مشکل فعلی ما را تشدید می کند"، این است که ما در سراسر کشور زیرساخت های آب پیری داریم که در حال خرابی است و ما به راحتی توانایی مقابله با حوادث را نداریم. تنوع، چه رسد به آنچه مردم برای آینده پیش بینی می کنند. "

تغییر آب و هوا باعث کمبود آب در مناطقی از ایالات متحده، به ویژه جنوب ایالات متحده و جزایر کارائیب و اقیانوس آرام خواهد شد.

تخمین زده شده است که 1.6 میلیون آمریکایی به طور منظم به آب آشامیدنی سالم دسترسی ندارند. مطالعه ای از دانشگاه ایالتی میشیگان نشان داد که به دلیل تغییرات آب و هوایی، زیرساخت های پیر و سایر عوامل، 40.9 میلیون خانوار آمریکایی ممکن است در سال 2022 توانایی دریافت خدمات کامل آب و فاضلاب را نداشته باشند.

در حال حاضر تنش آبی گسترده ای در بیشتر مناطق جنوب غربی، دشتهای بزرگ غربی و مناطقی از شمال غربی وجود دارد و تغییرات آب و هوایی می تواند در آینده مشکل را تشدید کند. در این شاخص، حوضه های آبخیز هنگامی که تقاضای آب از نیروگاه ها، کشاورزی و شهرداری ها بیش از 40 درصد (شاخص تنش تأمین آب 0.4) از میزان عرضه موجود باشد، تحت فشار قرار می گیرند. منبع: Averyt و همکاران 2011، از طریق NCA.

مطالعه اخیر از پروژه های هاروارد نشان می دهد که تا سال 2071، تقریبا نیمی از 204 حوزه آب شیرین در ایالات متحده ممکن است نتوانند تقاضای آب ماهانه خود را برآورده کنند. این امر تا حدی به دلیل افزایش جمعیت است، اما همچنین به دلیل تأثیرات تغییر اقلیم است. در حدود 50 سال بعد، این مطالعه نشان داد، بسیاری از مناطق ایالات متحده ممکن است شاهد کاهش منابع آب به اندازه یک سوم مقدار فعلی خود باشند، در حالی که تقاضا همچنان افزایش می یابد. نویسندگان هشدار می دهند که این امر می تواند چالش های جدی برای کشاورزی ایجاد کند.

چه کاری می توان انجام داد

کار در مرکز آب کلمبیا می تواند به شهرداری ها کمک کند تا از پس چالش های آینده برآیند. پروژه آب آمریکا در حال بررسی چگونگی تخصیص آب برای جلوگیری از کمبود است و ذخیره آب بیشتر برای مقاومت در برابر خشک سالی های آینده مورد نیاز است.

برای انجام این محاسبات، مرکز آب کلمبیا با افرادی از لامونت-دوهرتی همکاری کرد و از داده های حلقه درخت برای بازسازی خشکسالی ها و سیلاب های 700 سال گذشته در تمام حوضه های بزرگ رودخانه در ایالات متحده استفاده کرد. در این روند، آنها یاد گرفتند که در در دهه 1300 و 1400، ایالات متحده خشکسالی های بسیار شدیدتر و گسترده تری را تجربه کرده است.

Lall توضیح داد: "دلیل بازگشت به 700 سال گذشته این است که، خواه مردم به پیش بینی تغییرات آب و هوایی در آینده اعتقاد داشته باشند یا نه، این اتفاقی است که افتاده است، بنابراین ما باید در صورت تکرار دوباره برای آن آماده شویم."

از آنجا که مدل های آب و هوایی همیشه دارای درجاتی از عدم اطمینان هستند، وی با داده های تاریخی ادامه داد: "راحت تر می توان مردم را متقاعد کرد که، به عنوان مثال، اگر برخی از سدها را در رودخانه کلرادو بردارید، در واقع هیچ توانایی برآوردن خشکسالی های متوسط تر وجود ندارد."

تیم Lall یک مدل بهینه سازی منبع باز ساخته است که به هر کسی اجازه می دهد سناریوهای مختلف تأمین و تقاضای آب را در حوزه آبخیز خود بررسی و کشف کند. این ابزار می تواند به شما کمک کند تا مشخص کنید کدام محصولات تحت رژیم های خاص آب بهترین رشد را دارند و یا اینکه چگونه افزودن انرژی تجدید پذیر بر تأمین آب تأثیر می گذارد.

افزایش ذخیره آب، کارایی بیشتر سیستم های آبیاری و اطمینان از مناسب بودن محصولات برای آب و هوای محلی از چند راهی است که شهرداری می تواند در جلوگیری از تنش آبی کمک کند. پروژه های بادی و خورشیدی نیز می توانند کمک کنند زیرا در مقایسه با نیروگاه های سنتی از آب کمتری استفاده می کنند.

موارد دیگری نیز وجود دارد که بقیه می توانند برای کمک به صرفه جویی در مصرف آب انجام دهند، مانند تعمیر لوله کشی نشتی، دوش گرفتن کوتاه تر، آبیاری چمن با چرخه کمتر و پرهیز از غذاهایی که به آب زیادی احتیاج دارند. به عنوان مثال، برای تولید یک پوند گوشت گاو به 1800 گالن آب نیاز دارد.

Lall همچنین به افراد پیشنهاد می دهد که در مورد چگونگی تأثیر آب و هوا بر روی آب منطقه خود بیشتر بدانند و اقدامات محلی را شروع کنند.

Lall گفت: "در این روند، شما متوجه می شوید که سیستم آب شما برای مقابله با چالش های تغییر آب و هوا ناکافی است."

خواهید فهمید که رودخانه هایی که در آنها ماهیگیری می کنید و جت اسکی می کنید و مواردی از این دست، احتمالاً به مرداب های بدبو تبدیل می شوند. وقتی این فرآیند کشف را طی کردید، اقدام به عمل در سطح محلی و شروع تغییر چیزها از پایین به بالا بسیار ملموس تر می شود.

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

شماره تلفن: 09190622992

شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@

نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com

(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)

_______________________________________________________

×

 براي پيوستن به بزرگترين گروه تلگرام علوم و مهندسي آب با امکان تبادل نظر بين اعضاء کليک کنيد

کتاب کاربرد مدل QUAL2KW

کتاب کاربرد GIS در منابع آب

کتاب محاسبه سيل طرح