Den tibetanska platån, känd som "vattentornet" i Asien, förser nästan 2 miljarder människor som bor nedströms med sötvatten. Ny forskning ledd av forskare vid Penn State, Tsinghua University och University of Texas i Austin projekterar att klimatförändringar, under ett scenario med svag klimatpolitik, kommer att orsaka oåterkalleliga minskningar av sötvattenlagringen i regionen, vilket utgör en total kollaps av vattenförsörjningen för Centralasien och Afghanistan och en nästan total kollaps för norra Indien, Kashmir och Pakistan i mitten av seklet.

"Prognosen är inte bra", säger Michael Mann, framstående professor i atmosfärisk vetenskap, Penn State. "I ett scenario med "business as usual", där vi misslyckas med att på ett meningsfullt sätt begränsa förbränningen av fossila bränslen under de kommande decennierna, kan vi förvänta oss en nära kollaps – det vill säga nästan 100 % förlust – av vattentillgången till regioner nedströms på den tibetanska platån. Jag blev förvånad över hur stor den förväntade minskningen är även under ett scenario med blygsam klimatpolitik."

Enligt forskarna har effekterna av klimatförändringar på tidigare och framtida landvattenlagring (TWS) – som inkluderar allt ovan- och underjordiskt vatten – i den tibetanska platån till stor del underutforskats, enligt forskarna.

"Den tibetanska platån försörjer en betydande del av vattenbehovet för nästan 2 miljarder människor", säger Di Long, docent i hydrologisk teknik, Tsinghua University. "Lagring av vatten på land i den här regionen är avgörande för att bestämma vattentillgången, och den är mycket känslig för klimatförändringar."

Mann tillade att ett solidt riktmärke för TWS-förändringarna som redan har inträffat på den tibetanska platån har saknats. Dessutom, sade han, begränsar frånvaron av tillförlitliga framtida prognoser för TWS all vägledning om policyskapande, trots att den tibetanska platån länge har ansetts vara en hotspot för klimatförändringar.

För att fylla dessa kunskapsluckor använde teamet "top-down" - eller satellitbaserade - och "bottom-up" - eller markbaserade - mätningar av vattenmassa i glaciärer, sjöar och underjordiska källor, kombinerat med maskininlärning tekniker för att ge ett riktmärke för observerade TWS-förändringar under de senaste två decennierna (2002–2020) och prognoser under de kommande fyra decennierna (2021–2060).

Mann förklarade att framsteg inom Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) satellituppdrag har gett oöverträffade möjligheter att kvantifiera TWS-förändringar i stor skala. Ändå har tidigare studier inte undersökt känsligheten hos GRACE-lösningar som använder oberoende, markbaserade datakällor, vilket leder till bristande konsensus om TWS-förändringar i regionen.

"Jämfört med tidigare studier är det att etablera överensstämmelse mellan uppifrån-och-ned-och nedifrån-och-upp-metoder det som ger oss förtroende i den här studien att vi exakt kan mäta nedgångarna i TWS som redan har inträffat i denna kritiska region", sa han.

Därefter använde forskarna en ny neural nätbaserad maskininlärningsteknik för att relatera dessa observerade förändringar i total vattenlagring till viktiga klimatvariabler, inklusive lufttemperatur, nederbörd, luftfuktighet, molntäcke och inkommande solljus. När de väl "tränat" denna artificiella neurala nätmodell kunde de titta på hur förväntade framtida klimatförändringar sannolikt kommer att påverka vattenlagringen i denna region.

Bland deras resultat, som publicerades idag (15 augusti) i tidskriften Nature Climate Change , fann teamet att klimatförändringar under de senaste decennierna har lett till allvarlig utarmning av TWS (-15,8 gigaton/år) i vissa områden på den tibetanska platån och avsevärda ökningar av TWS (5,6 gigaton/år) i andra, troligtvis på grund av den konkurrerande effekter av glaciärens reträtt, nedbrytning av säsongsfrusen mark och sjöexpansion.

Teamets prognoser för framtida TWS under ett scenario med måttliga koldioxidutsläpp – närmare bestämt utsläppsscenariot SSP2-4.5 i mellanklassen – tyder på att hela den tibetanska platån skulle kunna uppleva en nettoförlust på cirka 230 gigaton i mitten av 2000-talet (2031-2060) ) i förhållande till ett tidigt 2000-tals (2002–2030) baslinje.

Mer specifikt indikerar prognoser för överskottsvattenförlust för Amu Darya-bassängen – som försörjer vatten till Centralasien och Afghanistan – och Indus-bassängen – som levererar vatten till norra Indien, Kashmir och Pakistan – en minskning med 119 % och 79 % i vatten. försörjningskapacitet, respektive.

"Vår studie ger insikter i hydrologiska processer som påverkar sötvattenförsörjning i höga berg som betjänar stora nedströms asiatiska befolkningar," sa Long. "Genom att undersöka växelverkan mellan klimatförändringar och TWS under den historiska perioden och framtiden senast 2060, tjänar denna studie som en grund för att vägleda framtida forskning och förvaltningen av förbättrade anpassningsstrategier från regeringar och institutioner."

Sannerligen, tillade Mann, "Betydande minskningar av koldioxidutsläpp under det kommande decenniet, som USA nu är på gränsen att uppnå tack vare den senaste inflationsreduktionslagen, kan begränsa den ytterligare uppvärmningen och tillhörande klimatförändringar bakom den förutsedda kollapsen av tibetanerna. Platåvattentorn. Men även i bästa fall är ytterligare förluster sannolikt oundvikliga, vilket kommer att kräva betydande anpassning till minskande vattenresurser i denna sårbara, mycket befolkade region i världen."

Mann noterade att fler alternativa vattenförsörjningskällor, inklusive intensifierad grundvattenutvinning och vattenöverföringsprojekt, kan vara nödvändiga för att möta den förstärkta vattenbristen i framtiden. + Utforska vidare

Observations- och modelleringsdata hjälper till att bättre förstå den tredje polen