Bönder i delar av västra USA som är beroende av snösmältning för att bevattna sina grödor kommer att vara bland de hårdast drabbade i världen av klimatförändringarna, visar en ny studie.

I en artikel som publicerades idag i Naturens klimatförändringar , ett tvärvetenskapligt team av forskare analyserade den månatliga efterfrågan på bevattningsvatten tillsammans med avrinning av snösmältning över globala bassänger från 1985 till 2015. Målet var att fastställa var det konstbevattnade jordbruket har varit beroende av avrinning av snösmältning tidigare och hur det kan förändras med ett uppvärmande klimat.

De projicerade sedan förändringar i snösmältning och nederbördsavrinning om jorden värms upp med 2 eller 4 grader Celsius (cirka 3 ½ eller 7 grader Fahrenheit), vilket potentiellt kommer att utsätta snöberoende bassänger i fara.

Fynden pekade på att bassänger globalt löper störst risk att inte ha tillräckligt med vatten tillgängligt vid rätt tidpunkter för bevattning på grund av förändringar i snösmältningsmönster. Två av dessa högriskområden är flodbassängerna San Joaquin och Colorado i västra USA.

"I många områden i världen, jordbruket är beroende av att snösmältningsavrinning sker vid vissa tidpunkter och vid vissa magnituder, sa Yue Qin, biträdande professor i geografi och en kärnfakultet vid Sustainability Institute vid Ohio State University.

"Men klimatförändringarna kommer att orsaka mindre snö och tidig smältning i vissa bassänger, som kan ha djupgående effekter på livsmedelsproduktionen."

Qin, huvudförfattare till studien, designade forskningen med Nathaniel Mueller, biträdande professor vid Colorado State University, och Steven Davis, docent vid University of California, Irvine.

Under scenariot med 4-graders uppvärmning, forskarna tror att andelen efterfrågan på bevattningsvatten som möts av snösmältning i San Joaquin-bassängen minskar från 33 procent till 18 procent. I Colorado Basin, andelen vattenbehov som möts av snösmältning minskar från 38 procent till 23 procent.

Andra bassänger där jordbruket är särskilt utsatt på grund av förändringar i snösmältningen finns i södra Europa, västra Kina och Centralasien.

Beroende på både storleken och tidpunkten, nederbördsavrinning kanske kan kompensera för minskningar av snösmältningsavrinning för att möta efterfrågan på bevattningsvatten - men bara för vissa bassänger, räknade forskarna ut.

"I många bassänger, framtida förändringar i nederbörden kompenserar inte för den förlorade snösmältningen under grödornas växtsäsonger, " sa Mueller.

San Joaquin, till exempel, är en bassäng där ökningar av nederbördsavrinning inte kommer att kunna kompensera för nedgången i snösmältningen när bevattning behövs som mest.

Forskarna utvärderade den potentiella tillgängligheten av reservoarlagring och grundvatten för att tillgodose det ytterligare bevattningsbehov som skapas av mindre snösmältning och tidig smältning. I vissa bassänger, dessa ytterligare krav skulle innebära stora utmaningar för att försöka kompensera för förändrade snösmältningsmönster.

"Bevattningsbehov som inte tillgodoses av regn eller snösmältning representerar för närvarande redan mer än 40 procent av reservoarvattenlagringen i många asiatiska och nordamerikanska bassänger, " sa Davis.

"Och i en värmande värld, jordbruket kommer inte att vara det enda ökade kravet på reservoarer och andra alternativa vattenförsörjningar som grundvatten."

I San Joaquin Basin, fynd tydde på att 14 procent av behovet av bevattningsvatten måste tillgodoses av nya alternativa källor under ett 4-graders uppvärmningsscenario. I Colorado Basin, siffran skulle vara 9 procent.

Studien undersökte också vilka grödor globalt som löpte störst risk på grund av snösmältningsförändringar till följd av klimatförändringar. Fynden visade att ris och bomull på norra halvklotet sommaren, eller vete och skött gräsmark på våren, var särskilt snöberoende.

För studien, forskare använde data om månatlig nederbörd och avrinning av snösmältning globalt från 1985 till 2015 från en datauppsättning som heter TerraClimate. De beräknade sedan den månatliga förbrukningen av bevattningsvatten för en mängd olika grödor.

Jämför historiskt avrinning och total ytvattenförbrukning, de uppskattade den månatliga förbrukningen av snösmältning och nederbörd samt efterfrågan på alternativa vattenkällor i varje större flodbassäng.

De använde sedan klimatmodeller för att projicera snösmältning och nederbördsavrinning i varje bassäng om globala medeltemperaturer stiger 2 grader eller 4 grader Celsius över förindustriella förhållanden.

Qin sa att resultaten av studien skulle kunna användas för att prioritera och informera metoder för att minimera effekterna av förändrad snösmältning på vattenförsörjningen för jordbruket. I vissa fall, Politiker kan behöva överväga extra grundvattenpumpning och reservoarutveckling.

Det kan också behövas gränser för vattenbehovet, t.ex. genom att öka grödans vattenproduktivitet, Qin noterade.

"Vi måste hitta sätt att hjälpa de bassänger som mest behöver anpassa sig till de kommande förändringarna, " Hon sa.