Det oförutsägbara årliga flödet av Nilen är legendariskt, som framgår av berättelsen om Josef och farao, vars dröm förutsade sju år av överflöd följt av sju år av hungersnöd i ett land vars jordbruk var, och är fortfarande, helt beroende av det flödet. Nu, Forskare vid MIT har funnit att klimatförändringar drastiskt kan öka variationen i Niles årliga produktion.

Att kunna förutsäga mängden flödesvariabilitet, och till och med förutsäga troliga år av minskat flöde, kommer att bli allt viktigare som befolkningen i Nilens avrinningsområde, främst i Egypten, Sudan, och Etiopien, förväntas fördubblas till 2050, når nästan 1 miljard. Den nya studien, baserat på en mängd olika globala klimatmodeller och register över nederbörd och flödeshastigheter under det senaste halvseklet, projicerar en ökning med 50 procent av mängden flödesvariationer från år till år.

Studien, publiceras i tidskriften Naturens klimatförändringar , utfördes av professorn i civil- och miljöteknik Elfatih Eltahir och postdoc Mohamed Siam. De fann att som ett resultat av ett värmande klimat, det kommer att ske en ökning av intensiteten och varaktigheten av fenomenet i Stilla havet, känt som El Niño/La Niña-cykeln, som de tidigare visat är starkt kopplat till årliga nederbördsvariationer i det etiopiska höglandet och angränsande östra Nilbassänger. Dessa regioner är de primära källorna till Nilens vatten, svarar för cirka 80 procent av flodens totala flöde.

Cykeln av Nilens översvämningar har varit "av intresse för den mänskliga civilisationen i årtusenden, säger Eltahir, Breene M. Kerr professor i hydrologi och klimat. Ursprungligen, sambandet han visade mellan El Niño/La Niña-cykeln och etiopiskt nederbörd hade syftat till att hjälpa till med säsongsbetonade och kortsiktiga förutsägelser av flodens flöde, för planering av lagring och utsläpp från älvens många dammar och reservoarer. Den nya analysen förväntas ge användbar information för mycket långsiktiga strategier för placering och drift av nya och befintliga dammar, inklusive Afrikas största, den stora etiopiska renässansdammen, nu under uppbyggnad nära gränsen mellan Etiopien och Sudan.

Även om det har varit kontroverser om den dammen, och särskilt om hur fyllningen av dess reservoar kommer att samordnas med nedströms nationer, Eltahir säger att denna studie pekar på vikten av att fokusera på de potentiella effekterna av klimatförändringar och snabb befolkningstillväxt som de viktigaste drivkrafterna för miljöförändringar i Nilbassängen. "Vi tror att klimatförändringarna pekar på behovet av mer lagringskapacitet i framtiden, " säger han. "De verkliga problemen som Nilen står inför är större än den där kontroversen kring den dammen."

Genom att använda en mängd olika globala cirkulationsmodeller under "business as usual"-scenarier, förutsatt att stora minskningar av utsläppen av växthusgaser inte sker, studien finner att de förändrade nederbördsmönstren sannolikt skulle leda till en genomsnittlig ökning av Nilens årliga flöde med 10 till 15 procent. Det är, den skulle växa från sina nuvarande 80 kubikkilometer per år till cirka 92 eller fler kubikkilometer per år i genomsnitt under 2000-talet, jämfört med 1900-talets genomsnitt.

Resultaten tyder också på att det kommer att finnas betydligt färre "normala" år, med flöden mellan 70 och 100 kubikkilometer per år. Det kommer också att finnas många fler extrema år med flöden större än 100, och fler år av torka. (Statistiskt sett, variabiliteten mäts som standardavvikelsen för de årliga flödeshastigheterna, vilket är siffran som förväntas se en ökning med 50 procent).

Mönstret har faktiskt spelat ut under de senaste två åren—2015, ett intensivt El Niño-år, såg torkan i Nilbassängen, medan La Niña-året 2016 såg kraftiga översvämningar. "Det är inte abstrakt, " säger Eltahir. "Det här händer nu."

Som med Josefs råd till farao, kunskapen om sådana troliga förändringar kan hjälpa planerare att vara förberedda, i det här fallet genom att lagra vatten i enorma reservoarer för att släppas ut när det verkligen behövs.

Redan, Eltahirs tidigare arbete med El Niño/La Niña-korrelationen med Nilens flöde slår igenom. "Det används operativt i regionen nu för att utfärda säsongsbetonade översvämningsprognoser, med en betydande ledtid som ger vattenresursingenjörer tillräckligt med tid att reagera. Innan, du hade ingen aning, " säger han och tillägger att han hoppas att den nya informationen kommer att möjliggöra ännu bättre långsiktig planering. "Genom detta arbete, vi minskar åtminstone en del av osäkerheten."

Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.