تكشف دراسة مفارقة الجفاف أن النباتات المحيطة بنهر كولورادو تتحول إلى المياه الجوفية عندما تصبح شديدة الحرارة والجفاف، مما يقلل التدفق إلى الحوض المتوتر بالفعل

أظهرت دراسة جديدة أن النباتات العطشى تمتص المياه التي قد ينتهي بها الأمر في نهر كولورادو. يمكن أن يكون لهذه النتائج آثار مهمة على إدارة المياه في المناطق التي تعتمد بشكل كبير على ذوبان الثلوج للحصول على مياهها، بما في ذلك أريزونا وكاليفورنيا.

يعتمد أكثر من 1.4 مليار شخص حول العالم على المياه من الأنهار الجبلية التي يحركها ذوبان الثلوج. في الولايات المتحدة، يحصل أكثر من 10% من السكان على معظم احتياجاتهم من المياه من نهر كولورادو وحده.

ولكن مع ارتفاع درجات الحرارة العالمية، تتدفق كميات أقل من المياه إلى نهر كولورادو والعديد من الأنهار الأخرى، ويعد فهم الأسباب التي تدفع هذا التغيير ضروريا لإدارة المياه في مستقبل أكثر حرارة وجفافا.

يستمر المقال أدناه

يتم فقدان معظم المياه في النظم البيئية الجبلية من خلال مزيج من التبخر من التربة وعملية تسمى النتح النباتي، حيث تطلق النباتات بخار الماء من أوراقها. تُعرف هذه العملية المشتركة باسم التبخر. كان العلماء يعتقدون أن النباتات تعتمد في الغالب على رطوبة التربة الضحلة من الأمطار أو الثلوج الأخيرة، مما يعني أن الظروف الحارة والجافة يجب أن تقلل من التبخر مع ترك تدفقات الأنهار ثابتة نسبيًا.

لكن الدراسات الحديثة لقد كشفوا عن “مفارقة الجفاف”: فالنباتات تحافظ فعليًا على النتح، أو حتى تزيده، خلال فترات الجفاف.

ولفك هذه المفارقة، ريد ماكسويل و هاري ستونقام مهندسو البيئة في معهد هاي ميدوز البيئي بجامعة برينستون، بتركيب مجموعة من أجهزة الاستشعار على مساحة 200 فدان (81 هكتارًا) من مستجمع مياه النهر الشرقي في كولورادو، والذي يغذي نهر كولورادو. قامت أجهزة الاستشعار بقياس حركة المياه عبر مسار ذوبان الجليد إلى تدفق النهر على مدار عامين: 2023، الذي شهد كثافة ثلجية عالية ولكن صيفًا حارًا وجافًا؛ و2024، الذي شهد كثافة ثلجية معتدلة يليها صيف بارد ممطر.

ووجدوا أنه حتى خلال فترات الجفاف الحارة، عندما كانت رطوبة التربة عند مستويات منخفضة قياسية، ظل معدل التبخر مرتفعًا. ويشير هذا إلى أن النباتات كانت تستغل احتياطيات المياه الجوفية عندما كانت رطوبة التربة منخفضة، وذلك باستخدام المياه التي كان من الممكن أن ينتهي بها الأمر في النهر.

قال ماكسويل لـ Live Science: “صيف جاف، وصيف ممطر؛ إنهم يحصلون على الماء”. “لكنهم يجدونها من مصادر أخرى. إنهم يأخذونها من المياه الجوفية الضحلة.”

أظهرت بيانات درجة الحرارة وتدفق المجاري التاريخية أيضًا أن درجات الحرارة في الصيف أثرت على تدفق المجرى بغض النظر عن كمية الثلوج التي تساقطت في الشتاء السابق. لقد انخفضت كفاءة ذوبان الثلوج، وهي قدرة كمية معينة من ذوبان الجليد على إنتاج كمية معينة من الجريان السطحي، خلال القرن الماضي، وبالتالي فإن نفس العاصفة تنتج كميات أقل من المياه في الخزانات مع مرور الوقت. ليس من الواضح بالضبط ما الذي يدفع هذا التحول، لكن تغير المناخ جزء منه.

وقال ماكسويل: “نرى أنه عبر حوض نهر كولورادو العلوي، فإن الصيف الدافئ سيتطلب في الواقع ذوبانًا كبيرًا للثلوج ويجعله مثل متوسط ​​ذوبان الثلوج بسبب الطلب الإضافي على المياه من النباتات”. “لا تزال النباتات تلبي احتياجاتهم؛ فهي تستخدم فقط مصادر المياه الأخرى، وهذه المصادر تستنزف المياه التي قد تنتهي في خزاناتنا.”

كان العمل نشرت كمقالة ما قبل الطباعةأي أنها لم تخضع بعد لمراجعة النظراء أو يتم نشرها في مجلة علمية.

براد أودالوقال أحد كبار علماء أبحاث المياه والمناخ في جامعة ولاية كولورادو والذي لم يشارك في البحث، إن إحدى نقاط القوة الرئيسية في العمل هي أن الباحثين قاموا بقياس التغيرات في التبخر والنتح بشكل مباشر على أساس كل ساعة، بدلاً من الاعتماد فقط على نماذج الكمبيوتر.

وقال إن النتائج تدعم الفرضية التي يبحثها أودال وآخرون بنشاط: وهي أن زيادة التبخر الناتج عن ارتفاع درجات الحرارة يساهم في انخفاض تدفقات الأنهار.

ووفقا للدراسة، خلال القرن الماضي، ارتفعت درجات الحرارة في حوض نهر كولورادو بمقدار 2.5 درجة فهرنهايت (1.4 درجة مئوية). وقال أودال إنه على مدى السنوات السبع الماضية، انخفض تدفق المياه في الحوض بنسبة 35%. وقال أودال لموقع Live Science: لقد افترض هو وآخرون أنه سيكون هناك “انخفاض متزايد في التدفق بسبب ارتفاع درجات الحرارة في المستقبل”.

ويمكن أن يكون لذلك تأثيرات كبيرة على كمية المياه المتاحة للأشخاص الذين يعتمدون على نهر كولورادو في المستقبل. وقال أودال: “هذا يعني أنه سيكون هناك قدر أقل بكثير من المياه، ونحن نشهد ذلك بالفعل”. “يمكننا أن نشهد انخفاضًا بنسبة 40٪ بحلول منتصف القرن.”

قواعد الإدارة الجديدة ومن المفترض أن تدخل آلية تقاسم المياه بين الحوض العلوي والسفلي حيز التنفيذ في العام المقبل. وقال أودال إنه حتى الآن، لا يوجد اتفاق على الشكل الذي يجب أن تبدو عليه هذه القواعد. إن ارتفاع درجات الحرارة، وتراجع تدفقات الأنهار، وانخفاض معدلات هطول الأمطار، لن يؤدي إلا إلى تعقيد هذه المفاوضات.

وقال ماكسويل إنه في حين أن هذه الدراسة ليست سوى جزء واحد من كيفية عمل دورة المياه في حوض نهر كولورادو العلوي، إلا أنها يمكن أن يكون لها تأثيرات مهمة على القرارات المتعلقة باستخدام المياه في المستقبل. ومع ازدياد جفاف الصيف ودفئه، سيتعين علينا إعادة معايرة فهمنا لكمية المياه التي قد تكون متاحة في نهر كولورادو، حتى في السنوات التي تتساقط فيها الثلوج بكثافة.

وقال “إن تحسين ميزانية المياه التي تأخذ في الاعتبار الزيادات في النتح في الصيف هو عامل مهم حقا عند معرفة كمية المياه الموجودة في الحوض، قبل أن نبدأ في تقسيمها”.