När vattenkraften tar slut i en torka, västerländska stater tenderar att öka kraftproduktionen – och utsläppen – från fossila bränslen. Enligt en ny studie från Stanford University, torka orsakade cirka 10 procent av de genomsnittliga årliga koldioxidutsläppen från kraftproduktion i Kalifornien, Idaho, Oregon och Washington mellan 2001 och 2015.

"Vatten används vid elproduktion, både direkt för vattenkraft och indirekt för kylning i termoelektriska kraftverk, " sa klimatforskaren Noah Diffenbaugh, Kara J. Foundation professor vid Stanford's School of Earth, Energy &Environmental Sciences (Stanford Earth) och senior författare till studien. "Vi finner att i ett antal västerländska stater där vattenkraft spelar en nyckelroll i portföljen av ren energi, torka orsakar ökade utsläpp när naturgas- eller koleldade kraftverk sätts in på nätet för att ta tag i det när det blir ont om vatten för vattenkraft."

Studien, publicerad 21 december in Miljöforskningsbrev , visar utsläppen av svaveldioxid och kväveoxider – luftföroreningar som kan irritera lungorna och bidra till surt regn och smog – också ökat i vissa stater till följd av torka. Några av de största ökningarna av svaveldioxid ägde rum i Colorado, Utah, Washington och Wyoming. De största ökningarna av kväveoxider skedde i Kalifornien, Colorado, Oregon, Utah, Washington och Wyoming.

Utmaningar för att bli kolfria

Totalt, forskarna fann att torka-inducerade förändringar i energikällor ledde till ytterligare 100 miljoner ton koldioxid i 11 västerländska stater mellan 2001 och 2015. Det är som att lägga till 1,4 miljoner fordon per år till regionens vägar. Kraftsektorn i Kalifornien, som har mandat att bli koldioxidfri 2045, bidrog med cirka 51 miljoner ton till totalen. Washington, där lagstiftaren förväntas i januari 2019 överväga ett förslag om att eliminera fossila bränslen från elproduktion senast 2045, bidrog med nästan 22 miljoner ton.

"För Kalifornien, Oregon och Washington, som genererar mycket vattenkraft, de torka-inducerade ökningarna av koldioxidutsläppen representerar betydande bråkdelar av deras mål för Clean Power Plan, " sa postdoktorn Julio Herrera-Estrada, huvudförfattare till studien. Antogs 2015, Clean Power Plan fastställde rikstäckande gränser för utsläpp av växthusgaser från kraftverk. Politiken har rullats tillbaka under Trump -administrationen, men enligt Herrera-Estrada, det förblir ett värdefullt riktmärke för mål som stater eller den federala regeringen så småningom kan sätta upp för elsektorn.

Västra stater har under de senaste åren drabbats av den typ av intensiva torka som forskare förväntar sig att bli vanligare i många regioner runt om i världen när den globala uppvärmningen fortsätter. Den nya forskningen tyder på att underlåtenhet att förbereda sig för utsläppseffekterna av dessa torkar kan göra det svårare att uppnå klimat- och luftkvalitetsmål.

"Att ha pålitlig och ren el, du måste se till att du har en energiportfölj som är mångsidig, så att utsläpp med låga utsläpp kan komma igång under en torka när vattenkraften inte kan fungera fullt ut, " sa Herrera-Estrada.

Att bedöma väst

Västra USA erbjuder en idealisk testplats för att förstå sambandet mellan torka och utsläpp från kraftsektorn. Förutom rikligt med data från senaste torka, forskarna kunde undersöka hur utsläppen förändras med olika typer av reservkraftverk eftersom stater i hela regionen har en mängd olika energiblandningar.

Colorado, till exempel, tenderar att öka koleldade kraftverk när vattenkraften minskar, medan Kalifornien och Idaho ökar produktionen från naturgas. Oregon, Washington och Wyoming tenderar att öka båda. Wyoming och Montana ökar kolproduktionen delvis så att de kan exportera elen till omgivande stater som också upplever minskningar på grund av torka.

"I årtionden, människor har tittat på effekterna av torka på livsmedelssäkerhet och jordbruk, Herrera-Estrada sa:"Vi är mindre medvetna om exakt hur torka påverkar energisektorn och utsläpp av föroreningar på ett kvantitativt och systematiskt sätt."

Tidigare ansträngningar för att förstå hur torka påverkar elektricitet har mestadels förlitat sig på modeller av kraftverk, som kräver att forskare gör antaganden om faktorer som växternas effektivitet och beslut om hur vattenresurserna fördelas. För den aktuella tidningen, forskarna analyserade statistik som rapporterats av U.S. Energy Information Administration och U.S. Environmental Protection Agency.

Enligt Herrera-Estrada, den nya studien kan hjälpa till att validera befintliga modeller, som sedan kan användas för att få en mer komplett bild av riskerna förknippade med torka och för att informera om insatser för att minska utsläppen orsakade av torka.

Långt bortom den amerikanska västern, torka kan leda till liknande utsläppsökningar på platser som normalt är mycket beroende av vattenkraft och använder naturgas, kol eller petroleum när vattendragen är låga.

"Andra delar av världen är ännu mer beroende av vattenkraft än västra USA, sa Diffenbaugh, som också är Kimmelman Family senior fellow vid Stanford's Woods Institute for the Environment. "Våra resultat tyder på att vattenberoende regioner kan behöva överväga inte bara primärproduktion utan även reservgenerering för att nå utsläppsminskningsmålen, som de i FN:s Parisavtalet."