桥梁:气候变化推动大湖水位高低之间的转换密歇根电台
伍姆

桥梁:气候变化推动大湖水位高低之间的转换

2019年7月23日

北美五大湖约 世界地表淡水的五分之一。 5月,在伊利湖和苏必利尔湖创下了新的高水位记录, 安大略湖泛滥 为了 三年来第二次。这些事件与北美中部大部分地区持续降雨和严重洪灾相吻合。

直到2013年,大多数五大湖的水位都非常低。当时,一些专家提出,气候变化以及其他人类活动(例如渠道疏and和引水)会导致水位下降。 继续下降。这种情况引起了人们的严重关注。 超过3000万人 生活在大湖流域内,许多人直接依靠湖泊来获得饮用水,工业用途,商业运输和娱乐。

但自2014年以来,问题一直是过多的水,而不是很少。高水位给该地区带来了同样多的挑战,包括海岸线侵蚀,财产损失,家庭流离失所和春季作物播种推迟。纽约州州长安德鲁·库莫(Andrew Cuomo)最近 宣布进入紧急状态 响应安大略湖周围的洪水,同时呼吁 根据气候变化做出更好的计划决策.

作为专门研究人员 水文 气候科学,我们认为大湖区极端高水位和最低水位之间的快速过渡代表了“新常态”。我们的观点基于全球气候变率与区域水文循环要素之间的相互作用。越来越多的降水,反复出现高蒸发的威胁,以及例行和不寻常的气候事件(例如极端的冷空气爆发)的结合,使该地区处于未知领域。

计算湖泊的水预算

大湖区当前的水位正在刷新纪录。按面积计算,苏必利尔湖是地球上最大的淡水湖,超过了5月份的602.82英尺的纪录,并有望创下6月份的新纪录。伊利湖是按面积计算的世界第九大湖泊,不仅超过了5月份的创纪录水位,而且也刷新了有史以来每月574.28英尺的水位记录, 自1986年6月以来一直存在.

这些极端情况是由于 大湖区的水预算 –水进出湖泊的运动。整个湖泊的水位随时间波动,主要受以下三个因素影响:湖泊上的降雨和降雪,湖泊上的蒸发以及从周围土地通过支流和河流进入每个湖泊的径流。径流直接受到土地降水,积雪和土壤水分的影响。

2019年3月25日在这里显示,每年冬天大湖周围积雪融化的径流是湖泊水预算的要素之一。
美国国家航空航天局地球天文台

这些因素之间的相互作用促使每个大湖中储存的水量发生变化。例如,在1990年代后期,苏必利尔湖和密歇根-休伦湖的地表水温度 上升约2摄氏度。水在变暖时会更快地蒸发,在此期间蒸发率比年平均水平高出近30%。密歇根州休伦湖的水位下降到 有记录以来的最低水平.

然后在2014年,中西部经历了一次非同寻常的冷空气暴发,被广泛称为 “极地涡旋。” 湖泊冻结,蒸发速率下降。结果是, 水位激增.

几乎同时,降水在增加。 2017年的安大略湖洪水是在安大略湖流域和圣劳伦斯河流域出现极端陆上降雨的春季之后。 2019年洪水接follows而至 美国历史上最潮湿的冬天.

这些趋势对水位意味着什么?除了当前创纪录的高位外,伊利湖的水位已经达到 春天早些时候上升,秋天早些时候下降。冬季降水越来越多,经常下雪。由于气温升高和冬季较短,雪融化得更早了。随后在2019年的春季雨水增多的情况下扩大了径流。水文事件结合的最终结果是伊利湖当前的水位比一年中这个时候的平时高得多。

气候变化的作用

大湖区过去的水位变化很大,那么我们如何知道气候变化是否是目前正在发生变化的因素?

冬季和春季的降水增加与气候变暖可以输送更多水蒸气这一事实是一致的。将水从蒸气转化为液体和冰会释放能量。结果,在极端事件期间,增加的大气湿度会导致更多的降水。也就是说,当天气模式潮湿时,它们非常潮湿。

融雪和径流的季节性周期变化与气候变化的春季来得早的事实相吻合。气候模型预测,这种趋势将持续下去。同样,升高的湖泊温度也会增加蒸发量。天气干燥时,这会降低湖泊水位。

干燥和干旱时期会受到风暴轨迹的影响,风暴轨迹与厄尔尼诺等全球规模的过程有关。同样, 冷空气暴发 与有关 北极涛动 以及极地喷气流的相关变化。这些全局模式通常具有 对大湖区天气的间接影响。不确定随着地球变暖,这些关系将如何改变。

更好的预测工具

大湖区和中西部上部地区天气和供水条件的迅速变化已经在挑战水资源管理政策,工程基础设施和人类行为。毫无疑问,我们正在观察大湖中气候变暖的影响,但仍有许多问题有待解答。

Soils in most of the Great Lakes states are extremely wet. For example, in 99th percentile zones, soil moisture is higher than 98% of the entire historical record. NOAA (//www.cpc.ncep.noaa.gov/products/Soilmst_Monitoring/US/Soilmst/Soilmst.shtml#)

五大湖共同是一个 关键水资源。政府机构和天气预报员需要新的工具来评估未来的气候条件如何影响大湖区的水预算和水位,以及更好的短期预测,以捕捉不断变化的状况。

创新技术,例如将雪和土壤湿度地图中的信息纳入季节性供水预测中,可以帮助您全面了解水预算的状况。更大的问题是,五大湖地区过去的情况并不是未来进行决策的可靠依据。

德鲁·格罗纽德(Drew Gronewold) 是加州大学环境与可持续性副教授。 密西根大学理查德·罗德(Richard B.Rood) 现任美国气候与空间科学与工程系教授 密西根大学.

该文章重新发布于 谈话 根据知识共享许可。阅读 来源文章。桥杂志是底特律新闻合作社的成员。