Рекордно низкий уровень воды в реке Миссисипи в 2022 году показывает, как изменение климата меняет крупные реки.

Реки являются важнейшими коридорами, которые соединяют как города, так и экосистемы.Когда наступает засуха, уровень воды падает, что затрудняет и удорожает речное судоходство.

В 2022 году уровень воды в некоторых крупнейших реках мира, включая Рейн в Европе и Янцзы в Китае, упал до исторически низкого уровня.В середине октября река Миссисипи в Мемфисе, штат Теннесси, упала настолько низко, что баржи не могли плавать, требующие проведения дноуглубительных работ и специальных сбросов воды из верхних водоемов в сохранять каналы доступными для навигации.

Условия в нижнем течении Миссисипи могут несколько улучшиться благодаря ранние зимние дожди.Но как Земля ученые в Университет Мемфиса, Мы рассматриваем резкое падение уровня воды в этом году как предвестник будущего с изменением климата.

Речные баржи — эффективный способ перевозки сыпучих грузов, таких как зерно и тяжелое оборудование, на большие расстояния.Но это справедливо только для нормальных водных условий.Увеличение колебаний между экстремальными минимумами и максимумами на реке Миссисипи, вызванное изменением климата, означает, что типичные водные условия больше не являются нормой, и что речной транспорт, вероятно, столкнется с большим количеством резервных копий в будущем.

Огромное уменьшение объема

Засухи обычно начинаются, когда количество осадков падает ниже нормального уровня.На то, насколько сильными будут засухи, влияют многие другие факторы, в том числе температура, ветер, облачность и тип почвы в регионе.Почва может удерживать воду, оставшуюся после осадков предыдущих месяцев, обеспечивая приток к рекам, что задерживает наступление спада вниз по течению.

В Мемфисе жаркая и сухая погода установилась в конце июня 2022 года и сохранялась до начала осени.Более высокие температуры увеличивают скорость испарения и снижают влажность почвы, создавая внезапная засуха – тот, который развился в течение нескольких недель.

Река Миссисипи водораздел осушает область, которая покрывает 1,2 миллиона квадратных миль (3,2 миллиона квадратных километров) – более 40% континентальной части США.Это создает огромный поток, особенно в нижнем течении Миссисипи, поскольку в него впадает все больше притоков.

Когда уровень воды нормальный, каждую секунду мимо Мемфиса протекает более 500 000 кубических футов (14 000 кубических метров).Этого достаточно, чтобы заполнить стадион Роуз Боул в Пасадене, штат Калифорния, менее чем за минуту.

Речной поток в нижнем течении Миссисипи может медленно реагировать на изменения количества осадков, поскольку воде приходится преодолевать большие расстояния, чтобы достичь региона.Однако во время недавней внезапной засухи уровень воды в реке резко снизился с августа по октябрь. достигнув исторического минимума в октябре.20, 2022, в Мемфисе.Река упала на 20 футов за 11 недель.

Изменение характера внезапных засух

Внезапная засуха 2022 года произошла в рамках долгосрочной тенденции, согласно которой годовой минимальный уровень воды в нижнем течении реки Миссисипи снизился за последнее столетие.Другими словами, годовые минимумы становятся ниже.

Есть две основные причины таких экстремальных минимумов.Во-первых, строительство шлюзы, плотины и дамбы для борьбы с наводнениями начиная с 1930-х годов привело к задержанию растущей доли стока реки вверх по течению и уменьшению колебаний стока реки.Это непреднамеренно сделало явления маловодья более серьезными.

Во-вторых, внезапная засуха 2022 года затронула другие районы, чем предыдущие случаи экстремального маловодия.В последние годы жаркая и сухая внезапная засуха наблюдалась над притоками реки. Миссури и Реки Огайо, которые впадают в Миссисипи.Это привело к тому, что меньше воды достигло нижнего течения реки Миссисипи.В 2022 году уровень влажности почвы в притоках был нормальным, но в центральной части США разразилась внезапная засуха.над самой рекой Миссисипи, увеличивая испарение и снижая уровень воды в реке Миссисипи.

Идея о том, что главный ствол такой большой реки, как Миссисипи, может испытывать маловодье, даже когда уровень ее основных притоков находится на нормальном уровне, противоречит общепринятым представлениям о гидрологической засухе.Историческое событие этого года в водоразделе реки Миссисипи является свидетельством того, что изменение климата меняет крупные реки, поскольку высокие температуры увеличивают испарение и делают почву более «жаждущей».

Резервные копии баржи

Река Миссисипи является ключевым водным путем для перевозка зерна на барже из фермерских государств на внутренние и экспортные рынки.Баржи — наименее дорогой и наиболее экологичный вариант коммерческого судоходства.

Одна баржа-хоппер может перевозить столько же сухих грузов, сколько 16 железнодорожных вагонов или 70 грузовых автомобилей.Около 92% населения СШАэкспорт сельскохозяйственной продукции, включая соевые бобы, кукурузу и пшеницу, двигаться через бассейн реки Миссисипи.

Низкий уровень воды уменьшает судоходные участки реки, достаточно глубокие для барж.В окт.7, 2022, было зарезервировано более 2000 барж в различных точках Миссисипи из-за закрытия рек.Низкий уровень воды нарушил поставки как на север, так и на юг.

Стоимость доставки возрастает в сезон сбора урожая, когда спрос на перевозки баржами выше. Тарифы на баржи может существенно колебаться в зависимости от рыночного спроса и предложения, размера баржового флота и других факторов.

Ограничения судоходства на Миссисипи из-за низкого уровня воды резко увеличили еженедельную стоимость перевозки зерна на баржах.Средняя стоимость доставки баржами взлетела с 11–12 долларов США за тонну летом 2022 года до более 71 доллара за тонну в октябре 2022 года.В ноябре цена снизилась в среднем до $27,25 за тонну, что более чем вдвое превышает типичный показатель.

Готовимся к новым паводкам

Более высокие температуры атмосферы могут привести к испарению большего количества воды, что приведет к засухе, и к удержанию большего количества воды, что приведет к обильным дождям. Записи доисторических рек в Северной Америке указать, что более высокие температуры 1000 лет назад характер осадков стал более изменчивым: значительные засухи перемежались сильными наводнениями – условия, подобные тем, которые мы наблюдаем сейчас в нижнем течении Миссисипи.

За последние 100 лет ежегодные изменения климата от очень засушливого к очень влажному в долине реки Миссисипи участились.Мы ожидаем, что эта тенденция сохранится поскольку глобальная температура продолжает расти из-за изменения климата.

Компании, занимающиеся отправкой зерна, будут искать альтернативы транспортировке, и повторные дноуглубительные работы может быть необходимо, чтобы река оставалась судоходной.Это сделает доставку более дорогой, и более высокие затраты переложат на потребителей.

Низкий уровень воды в реке также позволяет соленой воде стекать на север из Мексиканского залива, что может загрязнять запасы питьевой воды в южной Луизиане.Чтобы предотвратить это, Инженерный корпус армии строит подводная дамба чтобы заблокировать движение соленой воды, которая более плотная и опускается ниже пресной воды, вверх по течению.

На протяжении 20-го века речное строительство на Миссисипи было обусловлено необходимостью уменьшить наводнение.Смягчение последствий наводнений по-прежнему будет иметь важное значение в будущем, но риск маловодья также увеличится.Как СШАВступает в новую эру гидрологических экстремальных явлений, мы считаем, что крайне важно понять, как водоразделы и крупные реки реагируют на изменение климата, чтобы промышленность и сообщества могли лучше подготовиться к будущему.

Эта статья была обновлена, чтобы исправить значение объема воды, протекающей мимо Мемфиса каждую секунду.