Terwijl de wereld opwarmt en neerslag die sneeuw zou hebben gegenereerd, in plaats daarvan regen creëert, de westelijke VS kunnen grotere overstromingen zien, volgens nieuw Stanford-onderzoek.

Een analyse van meer dan 400 stroomgebieden van 1980 tot 2016 toont aan dat overstromingen in de winter veroorzaakt door regen meer dan 2,5 keer zo groot kunnen zijn als die veroorzaakt door smeltende sneeuw. De onderzoekers ontdekten ook dat de omvang van overstromingen exponentieel toeneemt naarmate een groter deel van de neerslag valt als regen, wat betekent dat de omvang van de overstromingen sneller toenam dan de toename van de regen.

De studie, die in het januarinummer van Onderzoek naar waterbronnen , is met name opvallend voor mensen die infrastructuur plannen terwijl ze rekening houden met de opwarming van de aarde. Zoals Noord-Californiërs zagen tijdens de Oroville Dam-crisis in 2017, toen een storing in de overlaat meer dan 180 mensen dwong, 000 inwoners moeten evacueren, warme stormen kunnen grote problemen opleveren.

"De Oroville Dam-crisis is een goed voorbeeld van hoe de bestaande infrastructuur al kwetsbaar is voor overstromingen, " zei hoofdauteur Frances Davenport, een doctoraat student in Aardsysteemwetenschap aan Stanford's School of Earth, Energie- en milieuwetenschappen (Stanford Earth). "Deze resultaten laten zien dat alleen opwarming - zelfs zonder veranderingen in de neerslaghoeveelheden - kan leiden tot veranderingen in de omvang van overstromingen."

Hoewel het voor de hand liggend lijkt dat een groter deel van de neerslag die als regen valt, grotere overstromingen zou veroorzaken, het nieuwe onderzoek onthult dat regenval en overstromingsgrootte een niet-lineaire relatie hebben. Bijvoorbeeld, een storm met 100 procent regen heeft 25 procent meer vloeibare neerslag dan een storm met 80 procent regen, maar de onderzoekers ontdekten dat de gemiddelde overstroming 33 procent groter is, wat betekent dat de overstromingen sneller groeien dan de toename van de vloeibare neerslag.

Toekomstige infrastructuurbehoeften

De resultaten kunnen het management van reservoirs informeren die niet alleen de watervoorziening van de regio veiligstellen, maar ook een buffer vormen voor overstromingen, volgens senior auteur Noah Diffenbaugh, de Kara J. Foundation Professor aan Stanford Earth.

"Planners wordt gevraagd om vooruit te denken aan wat voor soort omstandigheden de huidige infrastructuur de komende jaren en decennia zal moeten weerstaan, "Zei Diffenbaugh. "Zowel de vorm als de omvang van onze niet-lineaire resultaten hebben het potentieel om planners in westerse staten ten goede te komen die proberen de veranderende aard van sneeuwhydrologie in hun beslissingen te integreren."

De onderzoekers evalueerden 410 stroomgebieden met behulp van dagelijkse stroomstroommetingen van de U.S. Geological Survey om de grootste neerslaggebeurtenissen en de tijdsperioden met de hoogste stroomstroom te identificeren. Vervolgens analyseerden ze deze gebeurtenissen door de hoeveelheid regen te vergelijken, sneeuw en smeltende sneeuw in de aanloop naar en na elk evenement.

In samenwerking met econoom en co-auteur Marshall Burke, een assistent-professor Aardsysteemwetenschap, de onderzoekers pasten methoden uit de econometrie - een tak van toegepaste statistiek - aan om rekening te houden met andere invloeden zoals bodemkenmerken, helling en verandering in landgebruik, om de impact van de neerslag alleen te ontrafelen. Volgens de auteurs is de analyse is een van de eerste pogingen om deze econometrische technieken toe te passen op de hydrologie.

"Door deze econometrische methode te gebruiken, we kunnen kijken hoe de overstromingen in elk stroomgebied varieerden over het volledige bereik van historische variabiliteit, " zei Davenport. "Hierdoor kunnen we patronen identificeren die misschien nog niet duidelijk zijn in langetermijnoverstromingstrends."

De resultaten zijn nuttig voor waterbeheerders die nadenken over langetermijnoverstromingsrisico's, vooral in gebieden die naar verwachting zullen opwarmen en aanhoudende variabiliteit in de totale hoeveelheid neerslag, volgens de onderzoekers. Ze waren gemotiveerd om hun analyses te concentreren op het westen van de VS, omdat dezelfde dammen en reservoirs die worden gebruikt om water op te slaan voor het droge seizoen, ook zorgen voor overstromingsbeheer tijdens het natte seizoen, waarbij sneeuw een belangrijke rol speelt in elk.

"We hebben de afgelopen jaren de realtime spanning gezien tussen het vasthouden van water in het reservoir, zodat het later in het jaar kan worden gebruikt, en het uit te laten zodat er ruimte beschikbaar is om overstromingen bij de volgende storm te voorkomen, " zei Diffenbaugh, die ook de Kimmelman Family Senior Fellow is bij het Woods Institute for the Environment. "Staten als Californië zijn zich er terdege van bewust dat naarmate de sneeuwhydrologie van de westelijke VS blijft veranderen, de infrastructuur die is ontworpen en gebouwd rond het oude klimaat van de vorige eeuw zal tot het uiterste worden gedreven. Onze resultaten werpen nieuw licht op hoe snel planners kunnen verwachten dat extreme afvoer zal toenemen naarmate de neerslag meer gedomineerd wordt door regen in de hele regio."