科学家揭开科罗拉多河干涸的原因 消失的水去了哪里？

水资源管理者高估了科罗拉多河的水资源供应量，因为温暖干燥的春季减少了降雨量，导致植物消耗更多的融雪水，而不是让融雪水流入河流。新研究表明，近 70% 的水资源短缺是由于这种转变造成的，这对目前的水资源预测模型提出了挑战。

春季干燥天气导致植物消耗更多融雪，从而减少科罗拉多河的径流量。这解释了为什么自 2000 年以来径流预测一直不准确，凸显了通过考虑春季降雨来改进预测的必要性。

科罗拉多河及其支流为美国七个州和墨西哥提供水力发电、灌溉和饮用水。这些水的很大一部分来自冬季积雪，春季融化。每年，通常在四月初，水资源管理人员都会评估积雪情况，以预测来年有多少水可用。

然而，自 2000 年以来，这些预测一再高估实际流量。尽管积雪量似乎足够，但由此产生的水流量始终低于预测值。这种持续的差异让研究人员和水资源管理者感到困惑——消失的水在哪里？

科罗拉多河及其支流（包括图中所示的东河流域）为美国七个州和墨西哥的水力发电、灌溉和饮用水提供水源。但自 2000 年以来，水资源管理者一直难以预测积雪能带来多少水量。华盛顿大学的最新研究表明，问题在于春季降雨不足。图片来源：Mark Stone/华盛顿大学

根据华盛顿大学的最新研究，造成这种差异的主要原因是春季降雨不足。研究发现，近年来春季气候变暖、变干，导致预测和实际流量之间的差距接近 70%。降雨减少，植被更加依赖融雪来获取水分，从而减少了流入河流和溪流的水量。此外，天气干燥意味着天空更加晴朗，这既促进了植物的生长，也促进了土壤中水分的蒸发。

该研究结果最近发表在《地球物理研究快报》上。

“我们开始疑惑，‘哦，不，我们的水都去哪儿了？’这段时间，我们刚看到春季降水量下降，也就是‘千年干旱’的开始，这场干旱始于 2000 年，一直持续到今天，”华盛顿大学土木与环境工程系博士生、主要作者丹尼尔·霍根 (Daniel Hogan) 说道。“我们想关注这种现象的连锁后果。春季降雨减少意味着云层可能减少。如果天气晴朗，植物就会说，‘哦，我太高兴了。雪刚刚融化，我有大量的水，所以我会像暴风雨一样生长。’这项研究真正强调了研究整个雪季的重要性，而不仅仅是积雪最深的时候。”

照片中，丹尼尔·霍根在东河流域设置了一个“雪枕”，用来测量冬季积雪的重量。该设备提供的数据帮助团队测量了有多少雪正在升华。图片来源：马克·斯通/华盛顿大学

霍根和资深作者、华盛顿大学土木与环境工程教授杰西卡·伦德奎斯特 (Jessica Lundquist) 研究了这一现象，这是一个更大的项目的一部分，旨在解决水流向的“罪魁祸首”。起初，研究人员想知道积雪减少是否是因为雪只是变成了水蒸气——这一过程称为升华。但该团队最近发现，只有 10% 的流失水是由于升华而流失的，这意味着其他东西是罪魁祸首。

“可能的罪魁祸首只有这么多，所以我开始比较可能重要的事情，”霍根说。“我们发现春季的变化比其他季节要夸张得多。这是一个非常戏剧性的转变，相对而言，从几英尺厚的积雪到野花盛开的时间很短。如果没有春雨，植物——从野花到树木——就像巨大的吸管，都在积雪上汲取养分。”

研究人员观察了科罗拉多河上游不同海拔的 26 个源头盆地的春季变化。为了描绘出每个盆地随时间的变化情况，该团队使用了各种数据集，包括可追溯到 1964 年的径流和降水测量数据。然后，研究人员模拟了每个盆地的植物可能消耗的水量。

科罗拉多河上游流域地图（黄色），本研究中的站点突出显示（紫色）。图片来源：Daniel Hogan/华盛顿大学

“我们在论文中做出了一个重要的假设，”霍根说。“我们假设，即使降水量低于平均水平，植物也能获得无限量的水，因为它们可以获得融雪。”

研究小组研究的所有盆地在没有春季降雨的情况下都出现了径流减少的情况。但海拔较低的盆地径流缺口更为明显。研究人员表示，这是因为这些盆地的雪很可能在季节早期融化，让植物有更多时间生长并消耗融雪。

既然春雨已被确定为罪魁祸首，研究人员正在努力进一步加深对这个季节发生的事情的了解。例如，一个项目正在调查残留的积雪是否起到了微型水库的作用，可以为附近的植物提供源源不断的水流。

无论如何，千年干旱持续的时间越长，这些结果对每年四月的水量计算的影响就越大。

“每年四月，每个人都想知道积雪中有多少水，”伦德奎斯特说。“但在四月进行这些计算的问题是，春天显然还没有到来。现在我们知道春雨实际上比一年中任何其他时间的雨都更重要，我们必须更好地预测雨水情况，以使四月的预测更加准确。”

编译自/ScitechDaily