De Noord-Amerikaanse Grote Meren bevatten ongeveer een vijfde van het zoete oppervlaktewater van de wereld. In mei, nieuwe hoogwaterrecords werden gevestigd op de meren Erie en Superior, en voor de tweede keer in drie jaar zijn er wijdverbreide overstromingen geweest over Lake Ontario. Deze gebeurtenissen vallen samen met aanhoudende neerslag en ernstige overstromingen in een groot deel van centraal Noord-Amerika.

Nog in 2013 de waterstanden op de meeste Grote Meren waren erg laag. In die tijd suggereerden sommige experts dat klimaatverandering, samen met andere menselijke handelingen zoals het baggeren van kanalen en het omleiden van water, waardoor het waterpeil verder zou dalen. Dit scenario leidde tot ernstige bezorgdheid. Meer dan 30 miljoen mensen leven in het stroomgebied van de Grote Meren, en velen zijn direct afhankelijk van de meren voor drinkwater, industrieel gebruik, beroepsvaart en recreatie.

Maar sinds 2014 is het probleem te veel water, niet te weinig. Hoogwater stelt de regio net zo veel uitdagingen, inclusief kusterosie, eigendoms schade, verplaatsing van gezinnen en vertragingen bij het planten van voorjaarsgewassen. De gouverneur van New York, Andrew Cuomo, heeft onlangs de noodtoestand uitgeroepen als reactie op de overstromingen rond het Ontariomeer en tegelijkertijd opgeroepen tot betere planningsbeslissingen in het licht van de klimaatverandering.

Als onderzoekers gespecialiseerd in hydrologie en klimaatwetenschap, wij geloven dat snelle overgangen tussen extreem hoge en lage waterstanden in de Grote Meren het 'nieuwe normaal' vertegenwoordigen. Onze visie is gebaseerd op interacties tussen de globale klimaatvariabiliteit en de componenten van de regionale hydrologische cyclus. Toenemende neerslag, de dreiging van terugkerende perioden van hoge verdamping, en een combinatie van zowel routinematige als ongewone klimaatgebeurtenissen - zoals extreme koude luchtuitbarstingen - plaatst de regio op onbekend terrein.

Het waterbudget van de meren berekenen

De huidige waterstanden op de Grote Meren vestigen records. Meer Superior, het grootste zoetwatermeer op aarde qua oppervlakte, overtrof zijn record van 602,82 voet voor de maand mei, en staat op het punt een nieuw record te vestigen voor de maand juni. Eriemeer, 's werelds negende grootste meer qua oppervlakte, overtrof niet alleen het recordwaterpeil voor de maand mei, maar ook zijn maandelijkse waterpeilrecord aller tijden van 574,28 voet, die bestaat sinds juni 1986.

Deze extremen zijn het gevolg van veranderingen in het waterbudget van de Grote Meren - de beweging van water in en uit de meren. Het waterpeil over de meren fluctueert in de tijd, voornamelijk beïnvloed door drie factoren:regen en sneeuwval over de meren, verdamping over de meren, en afvoer dat elk meer van het omringende land binnenkomt via zijrivieren en rivieren. Afvoer wordt direct beïnvloed door neerslag over land, sneeuwbedekking en bodemvocht.

Interacties tussen deze factoren leiden tot veranderingen in de hoeveelheid water die is opgeslagen in elk van de Grote Meren. Bijvoorbeeld, in the late 1990s surface water temperatures on Lakes Superior and Michigan-Huron rose by roughly 2 degrees C. Water evaporates more rapidly when it is warmer, and during this period evaporation rates were nearly 30% above annual average levels. Water levels on Lake Michigan-Huron dropped to the lowest levels ever recorded.

Then in 2014 the Midwest experienced an extraordinary cold air outbreak, widely dubbed the "polar vortex." The lakes froze and evaporation rates dropped. Als resultaat, water levels surged.

At roughly the same time, precipitation was increasing. The 2017 Lake Ontario flood followed a spring of extreme overland precipitation in the Lake Ontario and Saint Lawrence River basins. The 2019 flood follows the wettest U.S. winter in history.

What do these trends mean for water levels? In addition to the current onset of record highs, water levels in Lake Erie have been rising earlier in spring and declining earlier in fall. More winter precipitation is falling, often as snow. The snow is melting earlier in response to rising temperatures and shorter winters. The resulting runoff is then amplified in years like 2019 with large springtime rains. The net effect of this combination of hydrological events is that Lake Erie's current water levels are much higher than usual for this time of year.

De rol van klimaatverandering

Great Lakes water levels have varied in the past, so how do we know whether climate change is a factor in the changes taking place now?

Precipitation increases in winter and spring are consistent with the fact that a warming atmosphere can transport more water vapor. Converting water from vapor to liquid and ice releases energy. Als resultaat, increased atmospheric moisture contributes to more precipitation during extreme events. That is, when weather patterns are wet, they are very wet.

Changes in seasonal cycles of snowmelt and runoff align with the fact that spring is coming earlier in a changing climate. Climate models project that this trend will continue. evenzo, rising lake temperatures contribute to increased evaporation. When weather patterns are dry, this produces lower lake levels.

Wet and dry periods are influenced by storm tracks, which are related to global-scale processes such as El Niño. evenzo, cold air outbreaks are related to the Arctic Oscillation and associated shifts in the polar jet stream. These global patterns often have indirect effects on Great Lakes weather. It is uncertain how these relationships will change as the planet warms.

Tools for better forecasts

Rapid changes in weather and water supply conditions across the Great Lakes and upper Midwest are already challenging water management policy, engineering infrastructure and human behavior. We are undoubtedly observing the effects of a warming climate in the Great Lakes, but many questions remain to be answered.

The Great Lakes are, collectively, a critical water resource. Government agencies and weather forecasters need new tools to assess how future climate conditions may affect the Great Lakes water budget and water levels, along with better shorter-term forecasts that capture changing conditions.

Innovative techniques, such as incorporating information from snow and soil moisture maps into seasonal water supply forecasts, can help capture a full picture of what is happening to the water budget. The bigger point is that past conditions around the Great Lakes are not a reliable basis for decision-making that will carry into the future.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.