Även under blygsamma klimatuppvärmningsscenarier, kontinentala USA står inför en betydande förlust av grundvatten - cirka 119 miljoner kubikmeter, eller ungefär tillräckligt för att fylla Lake Powell fyra gånger eller en fjärdedel av Lake Erie, en första studie i sitt slag har visat.

Resultaten, publiceras idag i Naturkommunikation , visa att när uppvärmningstemperaturerna ändrar balansen mellan tillgång och efterfrågan på vatten, lagring av grunt grundvatten kan buffra anläggningens vattenstress – men bara där grunda grundvattenanslutningar finns, och inte på obestämd tid. När uppvärmningen fortsätter, att lagringen kan tömmas – på bekostnad av viktiga förbindelser mellan ytvatten, såsom floder, bäckar och vattenreservoarer under jord.

"Även med ett 1,5 graders uppvärmningshus, vi kommer förmodligen att tappa mycket grundvatten, "sade Reed Maxwell, professor i hydrologi vid Colorado School of Mines, som skrev artikeln tillsammans med Laura Condon från University of Arizona och Adam Atchley från Los Alamos National Laboratory. "Östkusten kan börja se ut som västkusten ur vattensynpunkt. Det kommer att bli en riktig utmaning."

De flesta globala cirkulationsmodeller tar inte hänsyn till den laterala rörelsen av vatten i underjorden. Vanligtvis, de inkluderar endast begränsad rörelse upp och ner, som regn som tränger ner från växtlighet i jorden och rötter som drar upp vatten från marken. Dessutom, dessa modeller tenderar att begränsa sin räckvidd till bara meter över eller under marken.

Denna nya studie går utöver det för att simulera hur vatten rör sig i underytan och ansluter till landytan.

"Vi frågade hur svaret skulle se ut om vi inkluderade hela komplexiteten i rörelser under ytan i en storskalig simulering, och vi tror att det är första gången detta har gjorts, sa Condon, huvudförfattare till tidningen och biträdande professor i hydrologi och atmosfäriska vetenskaper vid University of Arizona.

Beräkningarna avslöjade ett direkt svar från grundvattenlagring på uppvärmning som visar den starka och tidiga effekt som även låg till måttlig uppvärmning kan ha på grundvattenlagring och evapotranspiration.

I västra USA, förändringar i grundvattenlagring kan förbli maskerade under lång tid, studien visade, eftersom grundvattnet där redan är djupt, och fallande nivåer skulle inte ha en lika stor effekt på ytvatten. Dessutom, regionens vegetation är redan till stor del vattenbegränsad och anpassad för att vara frånkopplad från djupa grundvattenkällor.

Dock, östra USA kommer att vara mycket känsligare för en sänkning av grundvattenytan. Grundvatten och ytvatten är närmare sammanlänkade, och att utarma grundvattnet kommer att vara mer störande för vegetationen, bäckar och floder. Många av de system som har satts på plats i västra USA för att hantera och hantera vattenbrist saknas i den östra delen av landet, också.

Studien visade att regioner i östra USA kan nå en tipppunkt förr snarare än senare, när växtligheten börjar tappa tillgång till grunt grundvatten då lagringen töms i och med uppvärmningen.

"Initialt, växter kanske inte upplever stress eftersom de fortfarande har befintligt grunt grundvatten tillgängligt, men när vi fortsätter att ha varmare förhållanden, de kan kompensera mindre och mindre, och förändringar är mer dramatiska för varje år, " sa Condon. "Med andra ord, grunt grundvatten buffrar svaret på uppvärmningen, men när det är uttömt, det kan inte göra det längre. "

Studiens simuleringar upprättades för att hålla nederbördsmönstren desamma och bara öka atmosfärstemperaturen enligt prognoser från 1,5 till 4 grader Celsius. Även med blygsamma 1,5 graders uppvärmning, 119 miljoner kubikmeter lagring gick förlorade från grundvatten - eller fyra gånger volymen av Lake Powell, den största reservoaren i övre Coloradobassängen. Vid 4 grader Celsius, Grundvattenförlusterna beräknades till 324 miljoner kubikmeter - ungefär 10 gånger volymen av Lake Powell eller tillräckligt för att fylla nästan tre fjärdedelar av Lake Erie.

"Vi står inför en kris i global grundvattenlagring, ", sa Condon. "Enorma grundvattenreservoarer torkar ut i en alarmerande hastighet, och det är ett problem eftersom de ger näring åt stora växande regioner runt om i världen."

Forskningsdokumentet, "Evapotranspiration tömmer grundvattnet under uppvärmning över det angränsande USA, " publiceras i tidskriften med öppen tillgång Naturkommunikation .