В Золотом штате выдалась суровая зима. В период с 1 октября по 3 марта большинство калифорнийских метеостанций по всему штату сообщали о количестве осадков, превышающем норму. А снежный покров штата стал пятым по величине за последние 40 лет, в некоторых местах он достигает 25 футов.
Это необходимая влага после шестилетней засухи с 2011 по 2017 год и прошлогодней сухой зимы. Сейчас снежный покров и водохранилища заполнены. Но постоянные дожди затопили многие районы, включая города вдоль Русской реки в Северной Калифорнии. В Герневиле жители гребли на веслах после того, как река вздулась до 45 футов в высоту. Дожди, наводнения и оползни также разрушили дома и дороги в разных районах штата.
Резкий переход от сухости к влажности этой зимой намекает на то, что нас ждет в будущем. По прогнозам ученых, общее количество осадков в Калифорнии в будущем останется почти неизменным, но они будут выпадать за более короткий промежуток времени, и большее их количество будет выпадать в виде дождя. В штате также будет наблюдаться большая изменчивость - больше очень влажных и больше очень сухих лет. Эти выводы подчеркивают необходимость улавливать осадки и улучшать стареющую инфраструктуру.
Вот чего следует ожидать от влажных сезонов в Калифорнии сейчас и в будущем:
И без того изменчивый климат
Когда дело доходит до дождя и снега, в Калифорнии, как правило, все или ничего. "У нас самый изменчивый климат в континентальной части США", - говорит Хизер Кули, директор по исследованиям Тихоокеанского института, аналитического центра по вопросам водной политики. "У нас бывают очень-очень влажные годы, а бывают очень-очень сухие".
Время выпадения осадков в Калифорнии также уникально. В штате средиземноморский климат, что означает влажную, мягкую зиму и теплое, сухое лето. Но большую часть воды Калифорния расходует летом, в основном для выращивания орошаемых культур. (Большая часть фруктов, овощей и орехов в США выращивается в Центральной долине Калифорнии). Для пополнения запасов воды летом и фермы, и города полагаются на воду, тающую из снежного покрова Сьерра-Невады. Калифорнийцы также хранят излишки воды в водохранилищах и подземных водоносных горизонтах.
Большая часть дождя и снега в штате выпадает из атмосферных рек - "длинных, эфемерных коридоров интенсивного переноса влаги" в небе, говорит Александр Гершунов, научный метеоролог из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Питаемые влагой из океана, эти реки текут вместе с ветрами, удерживая влагу до тех пор, пока она каким-то образом не будет вытеснена. В Калифорнии это происходит, когда атмосферные реки врезаются в горы Сьерра-Невада, вызывая дождь и снег в западных Сьеррах и оставляя восточную часть штата относительно сухой.
"Этой зимой мы наблюдали большое количество более холодных [атмосферных рек]", - говорит Дэниел Свейн, климатолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Атмосферные реки обычно связаны с теплыми штормами, но в этом году в Калифорнии были как теплые, так и холодные штормы. Суэйн связывает эти холодные бури с разрушением стратосферного полярного вихря, что привело к тому, что масса полярного воздуха осела над Канадой, периодически перемещаясь на юг. Кроме того, разрушение полярного вихря этой зимой привело к появлению волнистого струйного течения, изгиб которого находится на Западном побережье. Из-за положения струйного течения "у нас образовался устойчивый регион, который благоприятствует усилению штормовой активности", - говорит Суэйн.
Засухи и наводнения в будущем
Хотя климат Калифорнии всегда был изменчив, большие колебания от влажного к сухому в этом веке предвещают общий переход к еще более драматичному климату в будущем.
Поскольку полюса планеты нагреваются быстрее, чем тропики, разница в температуре между этими двумя климатическими зонами становится все меньше. Это приводит к расширению субтропического, засушливого региона. Эта субтропическая зона надвигается на средиземноморский климат, в том числе в Чили, Южной Африке, Австралии и Средиземноморском бассейне, что приводит к уменьшению общего количества осадков в этих местах.
Согласно исследованию, проведенному Гершуновым в 2017 году, Калифорния не поддается этой тенденции - ожидается, что среднегодовое количество осадков останется примерно на том же уровне. Однако ожидается, что интенсивность дождя возрастет, то есть за меньшее время выпадет больше осадков. Это происходит благодаря атмосферным рекам. По мере потепления атмосфера удерживает больше воды. Поэтому, хотя в целом сухой сезон в Калифорнии удлинится из-за расширения субтропиков и потепления температуры, зимние атмосферные реки будут сбрасывать больше воды, чем раньше.
В исследовании 2018 года команда Суэйна оценила количество экстремальных штормов и засух, ожидаемых по мере потепления климата, и спрогнозировала, что к концу этого столетия экстремальные влажные явления увеличатся на 100-200%. Экстремальные засушливые годы, подобные засухе 2013-2014 годов, станут более распространенным явлением к 2050 году, особенно в Южной Калифорнии. "Количество осадков, или мгновенный переход от засухи к наводнению зимой, увеличится примерно на 50 процентов. Это приведет к исчезновению так называемого "плечевого сезона", который обычно служит буфером между экстремальными погодными условиями. Когда дождь все-таки пойдет, он будет идти в течение более короткого зимнего периода. "Мы делаем и без того узкий сезон более концентрированным за счет плечевого сезона", - говорит Суэйн.
Эти изменения могут иметь катастрофические последствия. В своем исследовании Суэйн рассмотрел риск наводнений, подобных Великому наводнению 1862 года, в результате которого погибли тысячи людей и образовалось внутреннее море длиной 300 миль. По его мнению, вероятность того, что к 2060 году повторится событие такого же масштаба, составляет примерно 50 на 50. "Это, по сути, затопит землю, на которой сейчас живут миллионы людей", - говорит Суэйн.
Возможности для адаптации
Сильные дожди могут привести к катастрофе, если они переполнят устаревшие дамбы штата. Недавний отчет инженерных войск армии США показал, что редкий мощный шторм может привести к прорыву плотины Уиттиер-Нарроуз вблизи Лос-Анджелеса, что поставит под угрозу жизни людей в населенных пунктах, расположенных ниже по течению.
Будущие засухи также станут испытанием для запасов воды в Калифорнии. И они будут усугубляться тем, что температура будет теплее, что приведет к высыханию ландшафтов. По словам Кули из Тихоокеанского института, одной влажной зимы, подобной той, что сейчас переживает Калифорния, недостаточно для восстановления подземных водоносных горизонтов штата. Подземные воды являются ключевым фактором в борьбе с засухами, когда снежный покров и поверхностные воды становятся все менее доступными. А большая часть воды, обрушивающейся сейчас на Золотой штат, направляется прямо в океан благодаря асфальтированным поверхностям и русловым водоводам.
Хорошая новость заключается в том, что штат может многое сделать или уже делает для адаптации к влажному и сухому более теплому будущему. "Я думаю, что у нас есть огромные возможности переосмыслить то, как мы управляем водными ресурсами и землепользованием", - говорит Кули.
Власти Калифорнии рассматривают несколько способов увеличения пополнения запасов, включая инфильтрационные бассейны и прямое закачивание воды в грунт. По словам Кули, требование к промышленным и коммерческим объектам проектировать проницаемые поверхности и добавлять такие элементы, как биоскважины, также может способствовать накоплению ливневых вод.
Согласно отчету Тихоокеанского института за 2014 год, Южная Калифорния и район залива Сан-Франциско могут хранить дополнительно от 420 000 до 630 000 акр-футов воды в год за счет сбора ливневых вод, что близко к объему воды, ежегодно используемой Лос-Анджелесом.
Суэйн говорит, что обводной канал Йоло, расположенный за пределами Сакраменто, также является отличным примером борьбы с наводнениями. Чиновники направляют избыточные потоки из реки Сакраменто в эту пойму, где вода насыщает рисовые фермы и создает водно-болотные угодья. Это выигрыш для фермеров, дикой природы и предотвращения наводнений. Это дешевле и менее рискованно, чем строительство новых плотин, говорит Суэйн. "Конечно, кажется, что есть возможность использовать одну крайность для снижения рисков другой".