Eftersom klimatförändringarna och befolkningstrycket båda intensifieras i förortsområden nordväst om Boston under de kommande decennierna, en ny studie av vattenskapsforskaren Timothy Randhir från University of Massachusetts Amherst föreslår att hot mot områdets vattendelare som vattenbrist och dålig kvalitet kan mötas om chefer börjar agera nu.

Randhir och hans doktorand Ammara Talib tog hänsyn till flera ekohydrologiska variabler i sin studie av den nordvätande Sudbury, Assabet och Concord Rivers, modellera vattendelarens sårbarhet i olika förutsägda markanvändnings- och klimatförändringsscenarier. Det så kallade "SuAsCo" flodsystemet ligger cirka 30 miles nordväst om Boston i östra Worcester och västra Middlesex län. Detaljer om utredningen framgår av det aktuella numret av Journal of Water and Climate .

Som Randhir förklarar, "Detta är en av många förortsområden som står inför intensivt markutvecklingstryck under de närmaste decennierna, så det är ett bra ställe att studera effekterna av ström, förändring och framtida markanvändning plus klimatförändringar. Många studier inom hydrologi klimatvetenskap fokuserar på klimat, men väldigt få kombinerar de två, markanvändning och dess synergi med klimatförändringarna. Vi modellerade hur denna vattendelare kommer att se ut de närmaste 90 åren, upp till 2100, med beaktande av båda. "

Han säger, "Dagvattenpåverkan kommer att intensifieras på grund av det kombinerade inflytandet. Men det är inte för sent här. Det kan vara för sent för fullt utvecklade regioner, men för områden som SuASCo har de fortfarande en chans att bevara sin befintliga öppna yta, använda metoder som att installera färre ogenomträngliga parkeringsplatser, till exempel, som stör grundvattenladdning. "

Forskarna fann att ytavrinning kan öka avsevärt, från 28 procent av baslinjen 2035 till 78 procent 2100 på grund av minskning av skogsområde och ökad avdunstning. Avrinning från ytvatten, eller dagvattenflöden, kan reduceras genom att återställa våtmarker, lägga till bioretention swales till parkeringsplatser, installera regnskogar, användning av jordbruksförädling, terrasser, minskad grundvattenpumpning och bevattningshantering.

Författarna säger att antagandet av sådana "gröna infrastrukturdesigner" och vattenbevarande incitament som hanterar klimatförändringar och ekohydrologiska förhållanden kan vara framgångsrika verktyg för staden, brand- och folkhälsovårdstjänstemän och andra som förbereder huvudplaner för att behålla en tillräcklig tillgång på vatten av god kvalitet för samhällstjänster.

För denna tvååriga studie, Randhir och Talib använde simuleringar och multivariat statistisk modellering för att undersöka effekterna av faktorer som årlig avdunstning, nederbörd, temperatur och markfuktighet vid vattendelars avrinning och samspelet mellan markfuktighet och andra klimatvariabler på avrinningsmönster. Talib samlade in geografisk information om landtäckning, jordar, strömma hydrologi och klimatdata från lokala stationer under de senaste 50 åren plus förutsägelser från mellanstatliga panelen om klimatförändringar. Hon lade dessa i en kalibrerad och validerad simuleringsmodell för vattendelare som ursprungligen utvecklades av U.S. Geological Survey.

En primär modellprognos, Randhir säger, är att SuAsCo -regionen kommer att bli mer och mer urbaniserad med större påverkan på vattenresurserna, och klimatförändringarna kommer att göra det värre. "Ett överraskande resultat var de extrema vi såg i modellerna, "konstaterar han." Vintersnösmälter kommer tidigare, i februari istället för den långsamma mars-in-april-smältningen från det förflutna. Tidig snösmältning är inte bra. Snöpåsen ska finnas där. Vi såg detta 2015, snöpåsen smälte mycket snabbt och orsakade översvämningar. "

En annan av dessa ytterligheter ses i perioder med lågt flöde, han lägger till. "På den övre flödessidan på senvinter och vår får du översvämningar och under sommarmånaderna med lågt flöde ser du inte mycket vatten i floden. Sommaren ger högre efterfrågan och lägre resurser. Vi ser det redan nu, men i mitten till slutet av detta århundrade, dessa ytterligheter förväntas intensifieras. Just nu kan låga flöden faktiskt innebära en torr flodbotten. Vår modell förutspår att detta kan bli mycket värre i framtiden. "

Det är inte bara SuAsCo -vattendelen som står inför dessa problem; Connecticut River och Blackstone River vattendrag står inför mycket liknande förutsägelser, Randhir noterar. "Vi hoppas att beslutsfattare, bevarandekommissioner, markanvändare, lokala och regionala tjänstemän som reglerar markanvändningsmetoder ändrar sin markanvändningspolicy för att hjälpa sina samhällen att bli mer motståndskraftiga. "

Eftersom några av de rekommenderade bevarandemetoderna har flera medfördelar, förbättra vattenkvaliteten och bevarande omedelbart, han säger, "Du kan dra nytta tidigt. Om en stad reviderar sin praxis, uppdaterar sin översiktsplan, det kommer att dra nytta av bättre laddning, minskade föroreningsnivåer och förbättrad motståndskraft. De flesta städer har nått sitt max i vattenförsörjning just nu, så de måste gå för bevarande snart, "tillägger han." De kan inte fortsätta utöka sin användning, eftersom utbudet redan är på max. "

Författarna drar slutsatsen, "En omfattande strategi för utvecklingen med låg påverkan, smart tillväxt och öppet utrymme är avgörande för att hantera framtida förändringar av vattendelarsystem. Detta kräver ett deltagande tillvägagångssätt, eftersom förändringar i markanvändningen kräver informationsutbyte och samarbetsvilliga metoder för att genomföra dessa strategier för att upprätthålla vattendelars ekosystem. "