Причина того, что увеличение количества осадков будет иметь такое различное влияние на наводнения, связана с влиянием более высоких температур как на атмосферу, так и на сушу, как показало исследование. В то же время, когда более высокие температуры вызывают выделение из атмосферы большего количества влаги, они высушивают почву и позволяют земле поглощать больше дождя и снеготаяния.
В результате вода от умеренных ливней может просачиваться в землю, а не затоплять ландшафт. Но обильные осадки от экстремальных штормов, которые становятся все более частыми с изменением климата, пропитают почву и вызовут усиление наводнений, согласно передовым компьютерным моделям, проведенным исследовательской группой.
«Это может показаться нелогичным, но изменение климата может привести как к уменьшению паводков из-за умеренных дождей, так и к увеличению наводнений из-за сильных дождей», – сказала ведущий автор исследования Мануэла Бруннер. "Это особенно опасно, если отсутствие изменений в умеренных событиях дает нам ложное чувство безопасности, когда, на самом деле, экстремальные наводнения будут становиться все более вероятными и потенциально могут причинить более значительный ущерб."
Исследователи обнаружили, что порог увеличения количества осадков, ведущего к большему затоплению, варьируется в зависимости от сезона, высоты и других факторов. Результаты исследования могут иметь важное значение для проектирования инфраструктуры и стратегий снижения рисков наводнений.
Бруннер, приглашенный научный сотрудник NCAR, проводила свое исследование в качестве постдокторанта NCAR.
В настоящее время она преподает во Фрайбургском университете. В исследовательскую группу также входят ученые из Мюнхенского университета, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Министерства охраны природы.
Исследование было опубликовано на прошлой неделе в журнале Communications Earth and Environment. Финансирование поступило от Национального научного фонда, который является спонсором NCAR, и других организаций.
Понимание атмосферы и земли
Крупные наводнения, такие как проливные дожди, вызвавшие разрушительные наводнения в Западной Европе этим летом, усилили обеспокоенность по поводу последствий изменения климата. Но наблюдения за реками в большей части мира предоставили неоднозначные свидетельства реакции наводнения на все более интенсивные ливни.
Чтобы лучше определить взаимосвязь между осадками и наводнениями в условиях потепления в мире, исследовательская группа использовала комбинацию климатической модели и гидрологической модели для запуска большого ансамбля симуляций, сравнивая исторические условия в конце двадцатого века с прогнозируемыми более теплыми условиями на конец этого века. Их подход позволил им уловить как реакцию атмосферы на изменение климата, так и условия на поверхности, такие как речной сток и влажность почвы. Это также позволило ученым оценить значительное количество экстремальных явлений, таких как 100-летние наводнения, которые редко наблюдаются в реальном мире.
Исследовательская группа применила моделирование к 78 водоразделам в Баварии, но их подход применим и к водоразделам в других местах.
Результаты показали, что существуют пороговые значения, зависящие от водосбора, за пределами которых увеличение интенсивных осадков приводит к увеличению наводнений, поскольку осадки подавляют способность земли поглощать всю влагу. В некоторых случаях пороговым значением может быть событие один раз в 10 лет или «интервал возврата»; в других случаях интервал возврата может составлять 1 из 50 лет или даже более экстремальное событие.
Вариации частично зависят от сезона и высоты, а также от размера речных бассейнов.
"Наводнение – это не только осадки. Это также касается снега, почвы и других характеристик водосбора », – сказал Бруннер. "Важно понимать, что нельзя просто применить один и тот же коэффициент изменения ко всем типам наводнений."
В исследовании не рассматривались городские условия, в которых мощеные поверхности в значительной степени непроницаемы и приводят к относительно прямой зависимости между увеличением количества осадков и наводнениями. Но его выводы актуальны для регионов мира с умеренным климатом и гидрологическими системами, которые зависят от осадков или таяния снегов.
«Предыдущие условия, такие как влажность почвы, важны для модуляции умеренных явлений», – сказал Бруннер. "Гидрологическая реакция на осадки различается, и нам необходимо понимать эти различия, чтобы повысить устойчивость общества к наводнениям."