En global studie har funnit en paradox:våra vattentillgångar krymper samtidigt som klimatförändringarna genererar mer intensivt regn. Och den skyldige är att torka jord, säger forskare, pekar på en värld där torka-liknande förhållanden kommer att bli det nya normala, särskilt i regioner som redan är torra.

Studien - den mest uttömmande globala analysen av nederbörd och floder - genomfördes av ett team som leddes av professor Ashish Sharma vid Australiens UNSW (University of New South Wales) i Sydney. Den förlitade sig på faktiska data från 43, 000 nederbördsstationer och 5300 flodövervakningsplatser i 160 länder, i stället för att basera sina resultat på modellsimuleringar av ett framtida klimat, som kan vara osäker och ibland tveksam.

Stora floder torkar ut

"Detta är något som har missats, sa Sharma, en ARC Future Fellow vid UNSW's School of Civil and Environmental Engineering. "Vi förväntade oss att nederbörden skulle öka, eftersom varmare luft lagrar mer fukt - och det är vad klimatmodeller också förutspådde. Vad vi inte förväntade oss är att trots allt extra regn överallt i världen, de stora floderna torkar ut.

"Vi tror att orsaken är torkning av jordar i våra avrinningsområden. När de en gång var fuktiga före en stormhändelse - som tillät överflödigt regn att rinna ut i floder - är de nu torrare och suger upp mer av regnet, så mindre vatten gör det som flöde.

"Mindre vatten i våra floder betyder mindre vatten för städer och gårdar. Och torrare jord innebär att bönder behöver mer vatten för att odla samma grödor. Värre, detta mönster upprepas över hela världen, antar allvarliga proportioner på platser som redan var torra. Det är extremt oroande, " han lade till.

'Blått vatten' vs 'grönt vatten'

För varje 100 regndroppar som faller på land, bara 36 droppar är "blått vatten" - regnet som kommer in i sjöar, floder och vattendrag - och därför, allt vatten som utvinns för mänskliga behov. De återstående två tredjedelarna av nederbörden behålls mestadels som markfuktighet - känd som "grönt vatten" - och används av landskapet och ekosystemet.

Eftersom uppvärmningstemperaturer gör att mer vatten avdunstar från jord, de torra jordarna absorberar mer av nederbörden när det inträffar - vilket ger mindre "blått vatten" för mänskligt bruk.

"Det är en dubbel whammy, "sa Sharma." Mindre vatten hamnar där vi kan lagra det för senare användning. På samma gång, mer regn är överväldigande dräneringsinfrastruktur i städer, som leder till mer översvämningar i städerna. "

Globalt samtal behövs

Professor Mark Hoffman, UNSW:s teknikdekan, välkomnade Sharmas forskning och efterlyste ett globalt samtal om hur man hanterar detta utvecklingsscenario, särskilt i Australien, som redan är den torraste bebodda kontinenten (förutom Antarktis).

"Det är klart att det inte finns någon enkel lösning, så vi måste börja förbereda oss för detta, "sa han." Klimatförändringarna ger oss obehagliga överraskningar. Ändå, som ingenjörer, vår roll är att identifiera problemet och utveckla lösningar. Att veta problemet är ofta halva striden, och den här studien har definitivt identifierat några stora. "

I ett papper publicerat i november i American Geophysical Union's Vattenresursforskning , Sharma och kollegor skriver att trots utbredda globala bevis för ökande nederbördsextremer, det finns inga tecken på en ökning av översvämningar, med bevis som pekar mer mot minskade översvämningstoppar för de måttliga översvämningshändelserna som utgör de viktigaste påfyllningshändelserna i vattenförsörjningsreservoarer. "Även om extrema översvämningar kan öka på grund av de större stormarna som inträffar, dessa översvämningar är ofta för stora för att lagras för vattenförsörjning. Det är de mindre extrema översvämningarna våra reservoarer är beroende av, "Sa Sharma.

"På det hela, översvämningsstorleken minskar, "skriver Sharma och hans medförfattare, Dr Conrad Wasko från University of Melbourne, och professor Dennis Lettenmaier från University of California Los Angeles. (Wasko var Sharmas doktorand vid UNSW under större delen av forskningen).

Stora nedgångar i markfuktigheten

De föreslår att stora minskningar av mängden fukt i jorden, tillsammans med sammandragningen i den geografiska spridningen av varje stormhändelse, är de främsta orsakerna till att ökningar av extrem nederbörd inte leder till motsvarande ökning av översvämningar.

De pekar på tidigare amerikansk forskning som visar att, vid extrema nederbördshändelser, om omgivande jord är blöt före en storm, 62% av regnet leder till översvämningar som fångas upp av avrinningsområden. Men när marken är torr, bara 13% av regnet resulterar i översvämningar.

"Detta motsäger på något sätt det ökande översvämningsargumentet i tidigare IPCC [Intergovernmental Panel on Climate Change] -rapporter, men pekar på möjligen ett mycket värre scenario, "sa Sharma." Små översvämningar är mycket viktiga för vattenförsörjningen, eftersom de fyller på dammar och utgör grunden för vår vattenförsörjning, sa Sharma.

"Men de händer mindre ofta, eftersom marken suger upp det extra regnet. Även när en stor storm tappar mycket regn, jordarna är så torra att de tar upp mer vatten än tidigare, och mindre når floder och reservoarer. "

Minskade flöden till reservoarer

Tidigare forskning har hittills missat detta. "Alla har varit besatta av översvämningssidan av ekvationen men har ignorerat den mer kritiska komponenten, som är den kämpade vattenförsörjningen som kommer från minskade flöden till våra reservoarer, " han lade till.

Så vad är lösningen? "Ett alternativ är att vänta tills internationella avtal träder i kraft, så att växthusgaskoncentrationerna kan tyglas in - men det kommer att ta lång tid. Det andra alternativet är att vara proaktiv, och omarbeta våra vattensystem så att vi bättre kan anpassa oss och klara oss. "

För att anpassa sig till denna nya verklighet, ny politik och infrastruktur behövs. I områden där vattentillförseln krymper, vattenintensivt jordbruk måste begränsas eller flyttas någon annanstans, medan lagringskapaciteten i behållaren kan behöva utökas. I stadsområden, där översvämningar blir vanligare, incitament för att skapa ”gröna städer” och att lagra eller avleda översvämningsvatten måste undersökas.

Omkonstruktion i massiv skala

"Vi måste anpassa oss till denna framväxande verklighet, "sa Sharma." Vi kommer att behöva omarbeta i massiv skala på vissa ställen om vi ska fortsätta leva i dem. Men det är möjligt:​​platser som Arizona och Kalifornien får knappt 400 mm regn varje år, men har konstruerat sina vattenförsörjningssystem för att göra tidigare obebodda platser levande.

"Eller ta Snowy Mountain Scheme:det handlar inte bara om vattenkraft, Det är också ett komplext vattenförsörjningssystem med 225 km tunnlar, rörledningar och akvedukter. "

Sharma sa att svaret inte bara var fler dammar. "Omkonstruktioner är inte enkla, de måste analyseras region-för-region, tittar på kostnaderna och fördelarna, ser på den förändring som väntas in i framtiden, samtidigt som man studerar tidigare projekt så att misstag inte upprepas. Det finns inga silverkulor. Alla stora ombyggnadsprojekt kommer att kräva betydande investeringar, men kostnaden för passivitet kan vara otrolig. "

I stadsområden, det omvända kommer att behövas:översvämningar blir allt vanligare och intensivare. Globala ekonomiska förluster från översvämningar har ökat från i genomsnitt 500 miljoner dollar per år på 1980 -talet till cirka 20 miljarder dollar årligen år 2010; år 2013, detta steg till mer än 50 miljarder dollar. Mellanstatliga panelen för klimatförändringar räknar med att detta kommer att mer än fördubblas under de närmaste 20 åren då extrema stormar och nederbörd intensifieras och allt fler människor flyttar in i stadskärnor.

Anpassning till detta är möjligt, men kommer att kräva storskalig ombyggnad av många städer, säger Sharma. "Tokyo brukade bli täppt till av översvämningar varje år, men de byggde en massiv underjordisk tank under staden som lagrar översvämningsvattnet, och släpper det senare. Du ser aldrig översvämningar där nu. "