Zelfs onder bescheiden klimaatopwarmingsscenario's, het vasteland van de Verenigde Staten wordt geconfronteerd met een aanzienlijk verlies aan grondwater - ongeveer 119 miljoen kubieke meter, of ruwweg genoeg om Lake Powell vier keer of een kwart van Lake Erie te vullen, een eerste-van-zijn-soort studie heeft aangetoond.

De resultaten, vandaag gepubliceerd in Natuurcommunicatie , laten zien dat naarmate de temperatuur stijgt, de balans tussen vraag en aanbod van water verschuift, ondiepe grondwateropslag kan de waterstress van planten opvangen, maar alleen waar ondiepe grondwaterverbindingen aanwezig zijn, en niet voor onbepaalde tijd. Terwijl de opwarming aanhoudt, die berging kan uitgeput raken – ten koste van vitale verbindingen tussen oppervlaktewater, zoals rivieren, beken en waterreservoirs onder de grond.

"Zelfs met een warmhoudkast van 1,5 graden Celsius, we zullen waarschijnlijk veel grondwater verliezen, " zei Reed Maxwell, hoogleraar hydrologie aan de Colorado School of Mines, die samen met Laura Condon van de Universiteit van Arizona en Adam Atchley van Los Alamos National Laboratory het artikel schreef. "De oostkust zou er vanuit waterstandpunt op de westkust kunnen gaan lijken. Dat wordt een echte uitdaging."

De meeste mondiale circulatiemodellen houden geen rekening met de zijwaartse beweging van water in de ondergrond. Typisch, ze bevatten alleen beperkte op-en-neer beweging, zoals regen die van vegetatie in de grond sijpelt en wortels die water uit de grond optrekken. In aanvulling, deze modellen hebben de neiging om hun reikwijdte te beperken tot slechts enkele meters boven of onder de grond.

Deze nieuwe studie gaat verder dan dat om te simuleren hoe water zich in de ondergrond beweegt en zich verbindt met het landoppervlak.

"We vroegen hoe de reactie eruit zou zien als we de volledige complexiteit van de bewegingen van het ondergrondse water zouden opnemen in een grootschalige simulatie, en we denken dat dit de eerste keer is dat dit is gedaan, " zei Condon, hoofdauteur van het artikel en assistent-professor hydrologie en atmosferische wetenschappen aan de Universiteit van Arizona.

De berekeningen lieten een directe reactie van ondiepe grondwateropslag op opwarming zien, wat het sterke en vroege effect aantoont dat zelfs een lage tot matige opwarming kan hebben op grondwateropslag en verdamping.

In het westen van de VS, veranderingen in grondwaterberging kunnen lange tijd gemaskeerd blijven, de studie onthulde, omdat het grondwater daar al diep is, en het verlagen van de niveaus zou niet zo'n groot effect hebben op het oppervlaktewater. Aanvullend, de vegetatie in de regio is al grotendeels waterbeperkt en aangepast om te worden losgekoppeld van diepe grondwaterbronnen.

Echter, het oosten van de VS zal veel gevoeliger zijn voor een verlaging van het grondwaterpeil. Grondwater en oppervlaktewater zijn nauwer met elkaar verbonden, en het uitputten van het grondwater zal de vegetatie meer verstoren, beken en rivieren. Veel van de systemen die in het westen van de VS zijn opgezet voor het omgaan met en beheren van watertekorten, ontbreken in het oostelijke deel van het land, ook.

De studie onthulde dat regio's in het oosten van de VS eerder vroeger dan later een omslagpunt kunnen bereiken, wanneer vegetatie de toegang tot ondiep grondwater begint te verliezen omdat de opslag door opwarming uitgeput raakt.

"Aanvankelijk, planten misschien geen stress ervaren omdat ze nog bestaand ondiep grondwater beschikbaar hebben, maar naarmate we warmere omstandigheden blijven hebben, ze kunnen steeds minder compenseren, en de veranderingen zijn elk jaar dramatischer, ' zei Condon. 'Met andere woorden, ondiep grondwater buffert de reactie op opwarming, maar als het op is, dat kan niet meer."

De simulaties van de studie waren opgezet om de neerslagpatronen hetzelfde te houden en alleen de atmosferische temperaturen te verhogen volgens projecties variërend van 1,5 tot 4 graden Celsius. Zelfs met een bescheiden opwarming van 1,5 graad Celsius, 119 miljoen kubieke meter opslag ging verloren uit grondwater - of vier keer het volume van Lake Powell, het grootste stuwmeer in het stroomgebied van Upper Colorado. Bij 4 graden Celsius, grondwaterverliezen werden geraamd op 324 miljoen kubieke meter - ongeveer 10 keer het volume van Lake Powell of genoeg om bijna driekwart van Lake Erie te vullen.

"We worden geconfronteerd met een crisis in de wereldwijde grondwateropslag, "Zei Condon. "Enorme grondwaterreservoirs drogen in een alarmerend tempo op, en dat is een probleem omdat ze belangrijke teeltgebieden over de hele wereld voeden."

Het onderzoeksrapport, "Verdamping put het grondwater uit onder opwarming van de aangrenzende Verenigde Staten, " is gepubliceerd in het open access tijdschrift Natuurcommunicatie .