Засуха в США: неожиданное истощение подземных вод в верхнем бассейне реки Колорадо
Западные штаты, которые считались устойчивыми к затяжной засухе, могут быть более уязвимы, чем полагали учёные, — к такому выводу пришёл новый анализ запасов подземных вод в бассейне реки Колорадо. Исследователи выяснили, что четыре штата, вместе образующие Верхний бассейн — Колорадо, Нью-Мексико, Юта и Вайоминг, — потеряли почти вдвое больше грунтовых вод, чем Нижний бассейн, во время сильной засухи на юго-западе США в 2020–2022 годах. Этот результат стал неожиданным и может сигнализировать о переломном моменте для региона, поскольку Верхний бассейн долгое время считался более устойчивым к засушливым периодам, чем Нижний, рассказала Эстер Ойеделе, аспирантка факультета геонаук Виргинского политехнического института и первый автор исследования.
«Верхний бассейн реки Колорадо исторически считался более устойчивым, потому что получает больше осадков, особенно снега в Скалистых горах, — сказала Ойеделе Live Science в письме. — Я думаю, важный вывод в том, что не стоит предполагать, будто Верхний бассейн останется относительно устойчивым просто потому, что исторически получал больше осадков и талых вод». Нижний бассейн включает части Невады, Калифорнии и Аризоны. Меньше дождя и снега означает, что Нижний бассейн естественно имеет меньше подпитки грунтовых вод, чем Верхний. Вдобавок в Нижнем бассейне выше испарение и значительнее водопотребление: примерно 30 из 40 миллионов человек, зависящих от реки Колорадо, живут в Нижнем бассейне, отметила Ойеделе.
В новом исследовании, опубликованном 13 октября в журнале Water Resources Research, учёные использовали спутниковые и гидрологические данные, чтобы оценить истощение грунтовых вод в бассейне реки Колорадо с 2004 по 2023 год. Данные включали измерения поверхностных вод, влажности почвы и запасов снеговой воды, а также наблюдения миссии GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) и её преемницы Follow-On. Результаты показали, что истощение грунтовых вод было постоянной проблемой в бассейне на протяжении двух десятилетий, но потери ускорились в 2019 году. Трёхлетняя засуха, начавшаяся в 2020-м, — главная причина: она сократила снежный покров в Скалистых горах, усилила испарение и повысила водопотребление по всему бассейну, пояснила Ойеделе.
Во время засухи 2020–2022 годов Верхний бассейн потерял около 4,2 кубической мили (17,5 куб. км) грунтовых вод, а Нижний — около 2,3 кубической мили (9,4 куб. км). В общей сложности за период исследования, с 2004 по 2023 год, бассейн реки Колорадо потерял 14 кубических миль (58,3 куб. км) грунтовых вод — эквивалент 25 миллионов олимпийских бассейнов. Почему дефицит в Верхнем бассейне настолько выше, неясно, но близость Верхнего бассейна к горам и зависимость от них в подпитке водоносных горизонтов, вероятно, не помогли, сказала Ойеделе. Когда снег тает, часть его пополняет грунтовые воды, поэтому сокращение снегопадов в 2020–2022 годах особенно сильно ударило по Верхнему бассейну. Кроме того, в Верхнем бассейне в дождливые периоды до засухи фиксировалось больше подпитки водоносных горизонтов, чем в Нижнем, так что резкое снижение во время засухи могло быть связано с более высоким исходным объёмом грунтовых вод, отметила Ойеделе.
Далее исследователи применили продвинутые статистические методы, чтобы изучить связь между грунтовыми и поверхностными водами в бассейне. Из-за глобального потепления и перераспределения вод реки Колорадо согласно документу 1922 года сток реки сейчас на 35% меньше, чем в среднем в XX веке. Нехватка воды в бассейне достигла тревожного уровня, согласно исследованию, а озёра Мид и Пауэлл, два крупнейших водохранилища США, в августе опустились до рекордных минимумов. Команда обнаружила, что в Верхнем бассейне уровни грунтовых вод меняются в том же направлении, что и поверхностные, но с небольшим запозданием. Это говорит о том, что потери грунтовых вод происходят из-за нехватки подпитки и усиленной откачки водоносных горизонтов в засушливые периоды, когда уровни поверхностных вод падают. В Нижнем бассейне эта связь слабее и сложнее. Результаты показали, что в период исследования потери грунтовых вод иногда предшествовали снижению поверхностных вод, что говорит о том, что истощение не просто связано с меньшим просачиванием поверхностных вод в землю или с откачкой людьми грунтовых вод при нехватке поверхностных. Вместо этого грунтовые воды постоянно чрезмерно эксплуатируются, сказала Ойеделе. «Это различие важно, потому что говорит о том, что истощение грунтовых вод — не просто прямая реакция на нехватку поверхностных вод. Водопользование людьми, особенно устойчивая откачка грунтовых вод, также может играть значительную роль».
Заглядывая вперёд, трудно сказать, продолжит ли Верхний бассейн терять больше грунтовых вод, чем Нижний, и что это будет означать для региона, сказала Ойеделе. Однако ясно, что Верхний бассейн более уязвим к засухе, чем думали эксперты. «Продолжающееся потепление, изменения снежного покрова, затяжная засуха и растущий спрос на воду могут создать дополнительное давление на ресурсы грунтовых вод в обоих бассейнах», — сказала Ойеделе. Однако будущая реакция грунтовых вод будет зависеть от ряда факторов, включая осадки, таяние снегов, водопользование и управленческие решения. Что касается управления, Ойеделе предложила рассматривать грунтовые и поверхностные воды вместе, а не как два отдельных ресурса. Грунтовые воды помогают поддерживать речной сток, а реки могут пополнять водоносные горизонты — эти два ресурса взаимосвязаны. Грунтовые воды часто служат резервом во время засухи, но к ним нельзя относиться как к неограниченному запасу, сказала она.
Источники: Live Science, Water Resources Research (Oyedele, Werth & Carlson, 2026), миссия GRACE/GRACE-FO, Геологическая служба США.
