Атмосферные реки и наводнения на западном побережье США
Атмосферные реки ответственны за большинство наводнений на западном побережье США, но они также приносят в регион столь необходимую влагу. Однако размер этих штормов не всегда соответствует риску затопления, поскольку важную роль играют и другие факторы на местности. Новое исследование помогает разобраться в других причинах наводнений, чтобы помочь сообществам и службам управления водными ресурсами лучше подготовиться.
Исследование, опубликованное 4 июня в Journal of Hydrometeorology, проанализировало более 43 000 штормов, связанных с атмосферными реками, в 122 водосборных бассейнах на западном побережье между 1980 и 2023 годами. Исследователи обнаружили, что одной из основных движущих сил наводнений являются влажные почвы, которые не могут поглощать больше воды, когда начинается шторм. Они показали, что пики наводнений были в среднем в 2–4,5 раза выше, когда почвы были уже влажными.
Эти выводы могут помочь объяснить, почему некоторые штормы, связанные с атмосферными реками, вызывают катастрофические наводнения, в то время как другие, сопоставимые по интенсивности, — нет. Даже более слабые штормы могут вызвать серьёзные наводнения, если их осадки выпадают на насыщенную землю, в то время как более сильные штормы могут принести необходимую влагу в иссушенный ландшафт, не вызывая при этом наводнений.
«Основной вывод сводится к тому, что наводнения от любого события, но особенно от штормов, связанных с атмосферными реками, зависят не только от размера и величины шторма, но и от того, что происходит на поверхности земли», — сказала Мариана Уэбб, ведущий автор исследования, которая завершает свою докторскую диссертацию в DRI и Университете Невады в Рино.
«Эта работа демонстрирует ключевую роль, которую может играть влажность почвы до начала наводнения в смягчении последствий наводнений. Интересно, что масштабы наводнений не увеличиваются линейно с увеличением влажности почвы; существует критический порог влажности почвы, выше которого вы начинаете наблюдать гораздо более мощные потоки», — добавила она.
Влияние влажности почвы на наводнения
Исследование также выявило экологические условия регионов, где влажность почвы оказывает наибольшее влияние на наводнения. В засушливых местах, таких как Калифорния и юго-западный Орегон, штормы, которые обрушиваются на уже насыщенные почвы, с большей вероятностью вызовут наводнения. Это связано с тем, что водосборные бассейны в этих регионах обычно имеют неглубокие, богатые глиной почвы и ограниченную ёмкость для хранения воды. Из-за более низких осадков и более высоких темпов испарения влажность почвы в этих районах также более изменчива.
В отличие от этого, в пышном Вашингтоне, во внутренних районах Каскадных гор и Сьерра-Невады водосборные бассейны, как правило, имеют более глубокие почвы и снежный покров, что обеспечивает более высокую ёмкость для хранения воды. Хотя насыщение почвы всё ещё может играть роль в возникновении наводнений в этих районах, учёт влажности почвы менее ценен для управления паводками, поскольку почвы постоянно влажные или покрыты снегом.
«Мы хотели определить водосборные бассейны, где дополнительная информация о влажности почвы могла бы улучшить наше понимание риска наводнений», — сказала Уэбб. «Это водосборные бассейны в более засушливых климатических условиях, где влажность почвы более изменчива из-за испарения и менее постоянных осадков, где мы действительно можем увидеть улучшения в прогнозировании наводнений».
Хотя данные о влажности почвы в настоящее время измеряются на станциях метеорологического мониторинга, таких как сеть USDA SNOTEL, наблюдения относительно редки по сравнению с другими показателями, такими как количество осадков. Влажность почвы также может сильно различаться в пределах одного водосборного бассейна, поэтому часто требуется несколько станций, чтобы эксперты могли получить чёткую картину, которая поможет им в прогнозировании наводнений.
Увеличение мониторинга в водосборных бассейнах, определённых как зоны повышенного риска, включая наблюдения за влажностью почвы в режиме реального времени, может значительно улучшить системы раннего предупреждения и управления паводками, поскольку атмосферные реки становятся более частыми и интенсивными.