Летом 2019 года научный сотрудник Института исследований пустыни (DRI) Розмари Кэрролл, доктор философии, ждала прихода североамериканского муссона, который обычно приносит необходимую дозу летней влаги в район, где она живет, в Крестед-Батт. Колорадо — но вот уже четвертый год подряд дождей не бывает.

«В 2019 году был просто ужасный муссон, — сказал Кэрролл. «Просто самый слабый муссон. А до этого у нас было несколько лет слабых муссонов, что заставило меня задуматься, насколько важны муссоны для речного стока в конце лета здесь, в бассейне реки Верхний Колорадо? И как муссоны влияют на сток следующего года?»

Работая в партнерстве с коллегами Дэвидом Гочисом, доктором философии из Национального центра атмосферных исследований и Кеннетом Уильямсом, доктором философии из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, Кэрролл решил изучить важность муссонных дождей в формировании речного стока в Бассейн верховья реки Колорадо.

Выводы группы, опубликованные в новой статье в журнале Geophysical Research Letters, указывают как на важность муссонных дождей для поддержания водоснабжения реки Верхний Колорадо, так и на уменьшающуюся способность муссонов пополнять летний сток в более теплом будущем с меньшим накоплением снега.

Их исследование сосредоточено на водоразделе Ист-Ривер, нетронутом, высокогорном, заснеженном верховном бассейне реки Колорадо и части программы Научно-исследовательской области функции водораздела (SFA), которая изучает, как нарушения в горных системах, такие как наводнения, засуха, изменение снежного покрова и раннее таяние снега — влияют на доставку воды, питательных веществ, углерода и металлов вниз по течению.

Используя гидрологическую модель и многолетние климатические данные по водосбору Ист-Ривер, Кэрролл и ее коллеги обнаружили, что муссонные дожди обычно доставляют около 18 процентов воды в бассейн и создают около 10 процентов годового стока, при этом речной сток формируется в основном в верхних слоях реки возвышения бассейна.

«Объем речного стока, создаваемый муссонами, хотя и не является географически обширным, на самом деле довольно значительный», — сказал Кэрролл. «Он был больше, чем я думал. Это не значит, что вся вода попадает в водохранилище — часть, вероятно, используется для прибрежной растительности или ирригации, но все же идет на удовлетворение некоторых потребностей в бассейне».

Затем команда исследовала способность этих летних дождей вызывать речной сток в прохладные годы с большим скоплением снега и в теплые годы с меньшим скоплением снега. В прохладные годы с большим количеством снега уровень влажности почвы был выше летом, и больший речной сток создавался муссонными дождями. В теплые годы с малым снежным покровом сухие почвы поглощали большую часть муссонных дождей, и меньший сток попадал в ручьи.

«Вы можете думать о почвенной зоне как о губке, которую необходимо заполнить, прежде чем вода сможет пройти через нее», — сказал Кэрролл. «Итак, если он уже истощен из-за низкого снежного покрова, то сезон дождей должен снова заполнить его, и это уменьшит количество воды, которая фактически попадает в реку».

По мере потепления климата ожидается, что снежный покров в Скалистых горах и других горных системах уменьшится, что приведет к сокращению стока. Повышение температуры также приводит к усилению испарения почвы и увеличению использования воды растениями. Согласно результатам исследования Кэрролла, эти изменения уменьшат способность воды из муссонов попадать в реку в виде ручья.

«Наши результаты показывают, что по мере того, как мы приближаемся к более теплому климату и уменьшению снежного покрова, способность муссонных дождей компенсировать эти потери в речном потоке также будет снижаться», — сказал Кэрролл. «Итак, сезон дождей — это не серебряная пуля, которая поможет смягчить эти изменения».

Река Колорадо является критически важным ресурсом для людей, живущих в Южной Неваде, где на нее приходится около 90 процентов водоснабжения. Хотя сток из зимнего снежного покрова обеспечивает гораздо большую долю стока каждый год, чем во время муссонов, муссонная влажность важна как для экосистем, так и для людей отчасти потому, что она приходит в разное время года. А в такой системе, как река Колорадо, где выделяется каждая капля воды, если не идут муссонные дожди, это создает дефицит где-то ниже по течению.

«Что касается водных ресурсов, если муссонные дожди полезны и вносят свой вклад в поздний сезонный сток, то потеря этой воды, очевидно, имеет последствия для экологии этих систем», — сказал Кэрролл. «Эта вода действительно важна для поддержания водной среды обитания там. Но она также действительно важна для использования людьми. Если какого-либо количества воды, на которое мы полагаемся, нет, тогда что-то должно дать. Верхний бассейн должен будет подумать, как они собираются управлять своими водными ресурсами, чтобы выполнить свои обязательства в нижнем течении».