Исторические и продолжающиеся засухи в Калифорнии являются результатом различных сложных метеорологических явлений, некоторые из которых не до конца изучены учеными.
Засуха обычно определяется как «недостаток осадков в течение длительного периода времени (обычно сезон или более), приводящий к нехватке воды». [1]
В основе условий засухи обычно лежит отсутствие осадков (или снегопадов) или осадки в скудных количествах, температура выше средней и сухие воздушные массы в атмосфере; эти природные факторы еще больше осложняются ростом населения и потребностью в воде. Поскольку водоснабжение Калифорнии осуществляется из многочисленных источников, зависящих от разнообразных и сложных погодных условий, единой причины засухи не существует. Калифорния — не только самый густонаселенный штат и крупнейший производитель сельскохозяйственной продукции в Соединенных Штатах, но и самый биоразнообразный штат; [2] Таким образом, засуха в Калифорнии может иметь далеко идущие экономические и экологические последствия.
Существует пять основных технических категорий засухи: (1) метеорологическая, (2) сельскохозяйственная, (3) гидрологическая, (4) социально-экономическая и (5) экологическая. Метеорологическая засуха может быть кратковременной, не вызывая беспокойства; но при более длительном воздействии они могут попасть в другие категории в зависимости от воздействия. [3] [4] В дополнение к техническим категориям администрация губернатора Ньюсома представила в 2023 году концепцию политической засухи, согласно которой действия государственной политики штата должны будут продолжаться даже после того, как условия краткосрочной засухи могут улучшиться. [5]
Осадки в Калифорнии выпадают в основном с ноября по май, при этом подавляющее большинство дождей и снегопадов по всему штату выпадает в зимние месяцы. Этот хрупкий баланс означает, что сухой сезон дождей может иметь долгосрочные последствия.
Засуха свойственна естественному климату Калифорнии. [6] По всему калифорнийскому региону палеоклиматические записи, датируемые более чем 1000 лет назад, показывают более значительные засушливые периоды по сравнению с последним столетием. Древние данные свидетельствуют о двух мегазасухах, продолжавшихся более столетия: одна длилась 220 лет, а другая – 140 лет. XX век был чреват многочисленными засухами, однако эту эпоху можно считать относительно «влажной» по сравнению с обширной 3500-летней историей. В последнее время засухи, продолжающиеся от пяти до десяти лет, вызывают обеспокоенность, но не являются аномальными. Скорее, десятилетние засухи являются обычной чертой естественного климата штата. Согласно научным данным, засухи, столь же суровые, как мегазасухи, обнаруженные в далеком прошлом, вероятно, будут повторяться даже в отсутствие антропогенного изменения климата. [7]
По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), их Шестой оценочный доклад (ДО6) о последствиях изменения климата выявил ряд научно обоснованных утверждений о том, каким должно стать будущее Земли. Хотя изменчивость климатических моделей является естественным явлением, в ДО6 с высокой степенью достоверности сделан вывод о том, что антропогенное воздействие увеличило вероятность сложных экстремальных погодных явлений, в частности, «увеличения частоты одновременных волн тепла и засух в глобальном масштабе». [8]
Согласно отчету Целевой группы NOAA по засухе за 2014 год, засуха не является частью долгосрочного изменения количества осадков, а является симптомом естественной изменчивости, хотя рекордно высокая температура, которая сопровождала недавнюю засуху, возможно, была усилена из-за глобальное потепление, вызванное деятельностью человека . [9] Это было подтверждено научным исследованием 2015 года, согласно которому глобальное потепление «обусловило 8–27% наблюдаемых аномалий засухи в 2012–2014 годах. Хотя естественная изменчивость доминирует, антропогенное потепление существенно увеличило общую вероятность экстремальных засух в Калифорнии». ." [10] Исследование, опубликованное в 2016 году, показало, что чистый эффект изменения климата сделал сельскохозяйственные засухи менее вероятными, при этом авторы также заявляют: «Наши результаты показывают, что нынешние серьезные последствия засухи для сельскохозяйственного сектора Калифорнии, ее лесов и других растительные экосистемы не были существенно вызваны долгосрочным изменением климата». [11]
Фазы засухи являются неотъемлемой частью климата Калифорнии. [7] Кроме того, глобальные метеорологические явления Ла-Нинья обычно связаны с более засушливыми и жаркими условиями и дальнейшим усилением засух в Калифорнии, на юго-западе и в некоторой степени на юго-востоке Соединенных Штатов . Ученые-метеорологи заметили, что явления Ла-Нинья со временем стали более частыми. [12]
В 21 веке наблюдаются все более резкие колебания погоды в Калифорнии. В 2015 году в Калифорнии наблюдался самый низкий снежный покров как минимум за 500 лет; Период 2012–2015 годов был самым засушливым как минимум за 1200 лет. [13] [14] [15] [16] [17] [18] Однако зима 2016–17 годов была самой влажной из когда-либо зарегистрированных в Северной Калифорнии, превзойдя предыдущий рекорд, установленный в 1982–83 годах. В феврале 2017 года озера Шаста, Оровилл и Фолсом одновременно сбрасывали воду в океан для борьбы с наводнениями . Озеро Оровилл вытекло через аварийный водосброс впервые за 48 лет после того, как основной водосброс был поврежден , что привело к временной эвакуации 200 000 человек. [19] Общий приток в озера Шаста, Оровилл и Фолсом 9 февраля составил 764 445 акров-футов (0,942929 км 3 ). Двумя днями позже общий объем попусков для борьбы с наводнением составил 370 260 акров-футов (0,45671 км 3 ). [20] Эта вода стоила бы 370 миллионов долларов по муниципальным расценкам округа Лос-Анджелес.
На протяжении всей недавней зарегистрированной истории Калифорния переживала периодические засухи , такие как 1841, [21] , 1864, 1924, 1928–1935, 1947–1950, 1959–1960, 1976–1977, 1986–1992, 2006–2010, [22] [22] . 21] и 2011–2017 гг. , и 2020–2022 гг. [5]
С 1841 года в последующие засушливые годы количество осадков было значительно ниже среднего.
Засуха была настолько сильной, что в отчетах поселенцев того времени утверждалось, что район Сономы «совершенно непригоден для сельского хозяйства». [21]
Этой засухе предшествовали проливные наводнения 1861–1862 годов . [21]
Эта засуха побудила фермеров начать более регулярно использовать ирригацию . Из-за колебаний погоды в Калифорнии необходимость постоянного наличия воды имела решающее значение для фермеров. [21]
Эта засуха произошла во время исторического периода «Пыльного котла» , который характеризовал большую часть равнинного региона Соединенных Штатов в 1920-х и 1930-х годах. [21] Проект «Центральная долина» был начат в 1930-х годах в ответ на засуху. [23]
Засуха 1950-х годов способствовала созданию Государственного водного проекта . [23]
1977 год был самым засушливым годом в истории штата на сегодняшний день. [24] По сообщению газеты Los Angeles Times , «Засуха 1970-х годов стимулировала усилия по сохранению городов, и Государственный банк воды для экстренных случаев засухи вышел из засухи 1980-х годов». [23]
.jpg/1280px-Raleigh_Waller,_cattle_rancher,_welcoming_rain_fall_during_drought_in_Covina,_Calif.,_1976_(cropped).jpg)
Кроме того, поскольку прогнозирование засухи было по сути случайным, и в ответ на недавние суровые годы засухи в 1977 году Министерство внутренних дел США, Управление водных исследований и технологий заключило контракт с Entropy Limited на исследовательское исследование применимости энтропийно-минимаксного метода статистического анализа водных ресурсов. многомерные данные к задаче определения условной вероятности засухи через один или два года в будущем, при этом областью особого интереса является Калифорния. Кристенсен и др. (1980) [25] продемонстрировали теоретико-информационную модель, предсказывающую вероятность того, что количество осадков будет ниже или выше среднего с помощью скромных, но статистически значимых навыков через один, два и даже три года в будущем. Именно эта новаторская работа обнаружила влияние Эль-Ниньо -Южного колебания на прогноз погоды в США.
Калифорния пережила одну из самых продолжительных засух за всю историю, наблюдавшуюся с конца 1986 по конец 1992 года. В 1988 году засуха усилилась, поскольку большая часть Соединенных Штатов также пострадала от сильной засухи . В Калифорнии шестилетняя засуха закончилась в конце 1992 года, когда значительное явление Эль-Ниньо в Тихом океане (и извержение горы Пинатубо в июне 1991 года), скорее всего, вызвало необычные продолжительные проливные дожди. [26]
В 2007–2009 годах наблюдались три года засухи, 12-й по величине период засухи в истории штата и первая засуха, из-за которой на территории штата было объявлено чрезвычайное положение. Засуха 2007–2009 годов также привела к значительному сокращению водозаборов из государственного водного проекта. Летом 2007 года произошли одни из самых сильных лесных пожаров в истории Южной Калифорнии . [27]
2011–2017 годы были самой продолжительной засухой в Калифорнии, начавшейся в декабре 2011 года и закончившейся в марте 2017 года. [22]
Период с конца 2011 по 2014 год был самым засушливым в истории Калифорнии с момента начала ведения учета. [28] В мае 2015 года опрос жителей штата, проведенный Field Poll, показал, что двое из трех респондентов согласились с тем, что водным агентствам следует поручить сократить потребление воды на 25%. [29]
Прогноз Эль-Ниньо на 2015 год, который принесет дожди в Калифорнию, породил надежды на прекращение засухи. Весной 2015 года Национальное управление океанических и атмосферных исследований назвало вероятность наличия условий Эль-Ниньо до конца 2015 года в 80%. Исторически условия Эль-Ниньо присутствовали в течение шестнадцати зим в период с 1951 по 2015 год. В шести из них количество осадков было ниже среднего, в пяти - среднее количество осадков, а в пяти - количество осадков выше среднего. Однако по состоянию на май 2015 года условия засухи ухудшились, и температура океана выше среднего не привела к сильным штормам. [30]
Засуха привела к тому, что губернатор Джерри Браун в июне 2015 года ввел обязательные 25-процентные ограничения на воду. [31]
Многие миллионы деревьев Калифорнии погибли от засухи – примерно 102 миллиона, в том числе 62 миллиона только в 2016 году. [32] К концу 2016 года 30% территории Калифорнии вышли из засухи, в основном в северной половине штата, в то время как 40% территории штата оставались в условиях экстремального или исключительного уровня засухи. [33] Ожидалось, что проливные дожди в январе 2017 года принесут значительную пользу северным водным запасам штата, несмотря на повсеместные отключения электроэнергии и эрозионный ущерб в результате наводнения. [34] Среди жертв дождя было 1000-летнее дерево Pioneer Cabin в государственном парке Калаверас «Большие деревья» , которое упало 8 января 2017 года. [35]
Зима 2016–2017 годов оказалась самой влажной за всю историю наблюдений в Северной Калифорнии, превысив предыдущий рекорд, установленный в 1982–83 годах. [36] Паводковые воды нанесли серьезный ущерб плотине Оровилль в начале февраля, что привело к временной эвакуации почти 200 000 человек к северу от Сакраменто. [37] В ответ на сильные осадки, которые затопили несколько рек и заполнили большинство крупных водохранилищ штата, губернатор Браун 7 апреля объявил об официальном прекращении засухи. [38]
Сток осадков , используемых для поддержания многих аспектов инфраструктуры Калифорнии, таких как сельское хозяйство и муниципальное использование, во время засухи значительно сократится. Хотя подземные воды уменьшаются гораздо медленнее, чем сток, отсутствие стока приведет к увеличению откачки подземных вод для удовлетворения потребностей в воде. Если грунтовые воды откачиваются со скоростью, превышающей их возможности пополнения за счет осадков, уровень грунтовых вод начнет падать, и качество воды также ухудшится. При этом взаимосвязь между поверхностными и подземными водами влияет на гидрологическую систему, а подземные воды помогают поддерживать потоки поверхностных вод в течение длительных засушливых периодов. Поскольку оба источника уменьшаются, качество и доступность воды снизятся. Люди могут заболеть от нехватки воды.
Чрезмерная откачка грунтовых вод и истощение водоносного горизонта приведут к оседанию земель и необратимой потере запасов подземных вод. Снижение уровня грунтовых вод приводит к обнажению мест хранения подземных вод, что приводит к недостаточной прочности структуры почвы и возможному ее проседанию, если земля над ней достаточно тяжелая. Это уже началось в некоторых частях штата во время недавней засухи. В прибрежных населенных пунктах чрезмерная откачка воды может привести к проникновению морской воды , а это означает, что морская вода начнет поступать в подземные хранилища воды, которые были освобождены из-за избыточной откачки. Это может привести к ухудшению качества воды и дорогостоящим затратам на опреснение для очистки воды перед подачей. Потоки воды через заповедники дикой природы и национальные парки могут уменьшиться или полностью прекратиться из-за уменьшения количества поверхностных и грунтовых вод. Калифорнийский центр водных наук является частью команды, пытающейся восстановить и поддерживать поток воды в этих зонах риска. С уменьшением расхода воды и усилением ветреной или засушливой погоды увеличивается риск возникновения лесных пожаров; удары молний или случайная человеческая ошибка могут привести к огромным лесным пожарам из-за более сухого, чем обычно, климата. [39]
Адаптация – это процесс приспособления к обстоятельствам, который означает не попытку остановить засуху, а попытку сохранить воду в условиях засухи. Это наиболее используемый вариант, поскольку остановить засуху сложно, поскольку это метеорологический процесс. Адаптация к проблеме с помощью инноваций и решения проблем зачастую является более дешевым и полезным способом, поскольку попытка изменить естественные процессы на Земле может иметь непредвиденные последствия .
Из-за нехватки осадков в системах водной инфраструктуры штата остается меньше воды, что приводит к спорам о том, как лучше всего использовать этот ограниченный ресурс.
С 1979 года было построено очень мало крупных проектов водоснабжения, несмотря на то, что с этого года население удвоилось. [42] [43]
Поскольку большая часть водной сети Калифорнии опирается на систему насосов для перемещения воды с севера на юг, большие объемы воды часто теряются в Тихом океане во время зимних штормов, когда речной поток превышает мощность насосов. Ситуация еще больше усложняется экологическими правилами, которые ограничивают откачку в определенные месяцы года, чтобы защитить мигрирующую рыбу. В водном 2015 году через дельту реки Сакраменто-Сан-Хоакин протекло 9 400 000 акров-футов (11,6 км 3 ), но только 1 900 000 акров-футов (2,3 км 3 ) было возвращено в системы распределения воды. [44]
Большинство крупных водохранилищ Калифорнии выполняют важные функции по борьбе с наводнениями . Из-за ограниченной пропускной способности речных русел и водосбросов плотин водохранилища не могут быть быстро осушены перед сильными штормами. Это ограничивает объем резервуара, который можно использовать для долгосрочного хранения. Водохранилища в Калифорнии предназначены для борьбы с дождевыми наводнениями, паводками из-за таяния снегов или с тем и другим.
В прибрежных и южных частях штата, а также на большей части системы реки Сакраменто основной угрозой являются дождевые паводки в сезон дождей с ноября по апрель. Океанические « атмосферные реки » или штормы «Ананасовый экспресс» могут вызвать обильные осадки за короткий период времени (часто до 50 процентов от общего годового количества осадков всего за несколько штормов). [45] Это требует поддержания определенного запаса прочности в водохранилищах, которые часто не могут быть заполнены до конца апреля или мая. Озеро Шаста , крупнейшее водохранилище Калифорнии, зимой ограничено примерно 71 процентом емкости, чтобы контролировать наводнения во время дождя. Дамбы вдоль рек Северной Калифорнии, таких как реки Сакраменто и Америка, имеют довольно большие размеры, чтобы пропускать большие объемы паводковых вод. [46]
В бассейне реки Сан-Хоакин ( долина Сан-Хоакин ) и других районах штата, где снежный покров является основным источником речного стока, размеры речных каналов выбираются главным образом для борьбы с паводками из-за таяния снегов, которые не образуют огромных пиков, типичных для дождевых паводков, но являются более длительными по продолжительности и имеют гораздо больший общий объем. В результате водоемы в этом регионе имеют очень строгие ограничения на количество воды, которую можно сбросить. Примером водохранилища, эксплуатируемого для защиты от снежных паводков, является озеро Пайн-Флэт недалеко от Фресно, емкость которого вплоть до весны ограничивается примерно 53 процентами, чтобы улавливать летнее таяние снега. [47] Однако Пайн-Флэт и другие водохранилища Сан-Хоакина часто неэффективны в борьбе с дождевыми наводнениями, поскольку они не могут сбрасывать воду достаточно быстро между зимними штормами. [47] [48] [ нужна страница ]
Некоторые части штата, особенно в центральной части Сьерра-Невады, подвержены как дождям, так и снегопадам. Такие водохранилища, как озеро Оровилл и озеро Фолсом, должны реагировать на более широкий диапазон условий стока. Загрузка озера Оровилл обычно ограничивается 79–89 процентами зимой, а озеро Фолсом — 33–60 процентами. Эти значения часто корректируются в большую или меньшую сторону в зависимости от прогнозируемого количества дождя и снега. [46] На озере Фолсом из-за небольшого размера водохранилища трудно сбалансировать потребность в зимнем пространстве для борьбы с наводнениями с необходимостью хранить воду на лето. Это часто приводит к тому, что озеро не наполняется из-за более низкого, чем ожидалось, весеннего таяния снега. Управляющие водными ресурсами и эксперты по гидрологии раскритиковали устаревшие и чрезмерно консервативные критерии эксплуатации плотины Фолсом, ссылаясь на улучшение технологии прогнозирования погоды и измерения снежного покрова. [49]
Прогресс в методах прогнозирования позволил более эффективно или «умно» работать на некоторых калифорнийских водоемах, таких как озеро Мендосино . Если прогнозируется сухая погода, воду разрешается хранить в объеме, превышающем установленный законом предел борьбы с наводнениями, а не сбрасывать впустую вниз по течению. Эта программа известна как «Прогнозная информация об эксплуатации резервуаров». [50] Кроме того, капитальные усовершенствования, такие как проект водосброса стоимостью 900 миллионов долларов на плотине Фолсом [51] , обеспечат большую гибкость в сбросе воды, что сделает более безопасным поддержание высокого уровня водохранилища во время сезона дождей.
В Калифорнии один из самых изменчивых климатов среди всех штатов США, и здесь часто бывают очень влажные годы, за которыми следуют чрезвычайно засушливые. [53] Резервуары штата не имеют достаточной мощности, чтобы сбалансировать водоснабжение между влажными и засушливыми годами.
Эль-Ниньо и Ла-Нинья часто связывают с влажными и засушливыми циклами в Калифорнии соответственно ( событие Эль-Ниньо 1982–1983 годов , одно из самых сильных в истории, принесло в штат рекордные осадки), но последние климатические данные показывают неоднозначные доказательства такая связь отчасти обусловлена растущим воздействием антропогенного глобального потепления. Очень влажный сезон 2010–2011 годов пришелся на сильную фазу Ла-Нинья, в то время как явление Эль-Ниньо 2014–16 годов , которое по интенсивности превзошло период 1982–83 годов, не принесло в штат заметного увеличения количества осадков.
Засуха в Северной Америке 2012–2015 годов была вызвана условиями арктического колебания и североатлантического колебания , которые удалили штормы из США зимой 2011–2012 годов.
Соблюдение стандартов качества воды Агентства по охране окружающей среды в настоящее время требует, чтобы миллиарды галлонов воды в день попадали в океан. [58]
20 марта 2023 года озеро Тринити теряло 1 миллиард галлонов в день из-за увеличения расхода. [59] Это произошло во время исторической засухи, в то время как уровень воды в Тринити составлял лишь 50% от среднего исторического значения, а уровень всех других крупных озер Калифорнии составлял не менее 91% от среднего исторического значения. Программа восстановления реки Тринити отвечает за регулирование стока. [60]
Вода в Калифорнии может быть дорогой. [61] Это приводит к повышению осведомленности о проблемах управления водными ресурсами. [62]
В некоторых случаях уровень грунтовых вод под землей упал со 100 до 400–600 футов в глубину, что фактически лишило большинство владельцев частных колодцев доступа к собственным источникам воды. [63]
Управление водными ресурсами осуществляется с согласия правительства, которое предполагает владение и управление всеми свободно текущими реками, озерами и водоемами, находящимися под его юрисдикцией. Во многих случаях в США вода использовалась в коммерческих целях, например, для бутилированной воды Nestle 72 марок . Он управляется государственными органами, продающими права на воду. Некоторые местные власти и правительства штатов прибегают к продаже прав на воду ради получения дохода, даже если это наносит вред местному сообществу и окружающей среде [64] (например, забирают воду из Калифорнии, разливают ее по бутылкам и отправляют в богатые водой части Соединенных Штатов и мира для выгода). Это заставило многих критиковать отношение к воде как к товару. [65] [66]
Однако, несмотря на заявления Nestle о том, что она действует в соответствии с законом, в 2017 году власти Калифорнии обнаружили, что компания добыла 58 миллионов галлонов, что намного превышает 2,3 миллиона галлонов в год, на которые она имела право претендовать. [67] В последнее время местные жители сопротивляются «краже» драгоценных ресурсов, противодействуя и не позволяя строить огромные водозаборные сооружения. [68] Например, чиновники из Совета по контролю за водными ресурсами штата Калифорния предприняли шаги, чтобы помешать компании Nestlé слить миллионы галлонов воды из Национального леса Сан-Бернардино . [64] [69] [70] Nestle продолжала разливать продукцию в лесу после того, как срок ее разрешения на это истек десятилетиями. [71] При этом Nestle истощила Strawberry Creek . [70]
Другая компания по производству бутилированной воды, Crystal Geyser , была уличена в незаконной транспортировке и сбросе сточных вод, содержащих мышьяк, со своих предприятий по розливу. [72]
Округ Ориндж стремится к независимости от водных ресурсов, создавая крупнейший в мире проект по косвенной переработке питьевой воды – Систему пополнения подземных вод. [73] Poseidon Water также разрабатывает завод по опреснению морской воды в Хантингтон-Бич [74] для округа Ориндж и уже построила и эксплуатирует завод по опреснению морской воды в Карловых Варах [75] для округа Сан-Диего. В совокупности эти два завода будут обеспечивать 100 миллионов галлонов питьевой воды в день, или достаточно воды для примерно 800 000 человек. [ нужна цитата ]
В октябре мы завершили один из самых засушливых трехлетних периодов в истории нашего штата, а буквально в прошлом месяце мы пережили, вероятно, самые влажные три недели в нашей истории.
«Ученые отмечают, что за последние 25 лет в мире наблюдается больше Ла-Нинья, чем раньше…»
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )