Невидимая водная надбавка: потепление климата увеличивает потребность сельхозкультур в воде в долине Сан-Хоакин

Исследователи из Калифорнийского университета в рамках проекта Secure Water Future обнаружили, что рост потребности сельскохозяйственных культур в воде объясняет половину совокупного дефицита водного баланса в сельском хозяйстве с 1980 года. Это усугубляет зависимость от истощающихся запасов подземных вод и нестабильных поставок поверхностной воды.

Долина Сан-Хоакин в Калифорнии — один из самых плодородных регионов мира. Выращенные здесь культуры экспортируются по всему миру. По данным California Department of Food and Agriculture, в более крупной Центральной долине выращивается более 250 различных культур на сумму $30 млрд в год. На этот район приходится 75% орошаемых земель Калифорнии и 17% орошаемых земель страны. Местные фермы обеспечивают четверть продовольствия США и 40% фруктов и орехов.

Для выращивания этих культур требуется вода. Чтобы компенсировать недостаток осадков в вегетационный период в средиземноморском климате долины, орошение осуществляется за счет комбинации поверхностных и подземных источников.

В условиях ограниченных запасов поверхностных вод — например, во время засух — и высокой потребности культур в воде возрастает зависимость от откачки грунтовых вод. Оба этих условия часто присутствуют в долине Сан-Хоакин, где за последние десятилетия наблюдается ускоряющееся истощение запасов подземных вод.

Ведущим автором исследования, недавно опубликованного в PLOS Water, о росте потребности культур в воде по мере потепления климата стала исследователь Келли Мойерс, на тот момент постдокторант. В команду SWF также вошли профессора UC Merced Джон Абацоглу и Хосуэ Медэллин-Асура, а также профессор UCLA Альвар Эскрива-Бу в качестве соавторов. Директор SWF и профессор UC Merced Джошуа Вирс был корреспондирующим и старшим автором.

Исследователи использовали данные для оценки потребности сельхозкультур в воде в долине Сан-Хоакин за последние 40 лет. Они сосредоточились на влиянии климата, избегая смешивающих факторов, таких как изменение землепользования и методов управления.

Исследователи назвали это явление — рост потребности культур в воде, вызванный климатом, — невидимой водной надбавкой. Они обнаружили, что за последнее десятилетие эта невидимая надбавка увеличила потребность сельхозкультур в воде в долине Сан-Хоакин примерно на 650 тысяч акро-футов в год. Этот объем больше, чем вместимость водохранилища Миллертон на реке Сан-Хоакин близ Фресно.

Это представляет собой увеличение на 4,4% по сравнению с базовым периодом 1980–2011 годов, использованным в исследовании. Анализ кумулятивных аномалий показал, что хронический рост потребности культур в воде за последние четыре десятилетия объясняет половину совокупного дефицита водного бюджета в сельском хозяйстве, и эта тенденция, как ожидается, усугубится в будущем.

Сельскохозяйственные засухи теперь все чаще вызываются не только дефицитом осадков, но и недостаточными запасами поверхностных или подземных вод для удовлетворения растущих потребностей культур.

«При высокой зависимости нашего региона от импорта поверхностных вод и грунтовых вод, сочетание регулирования подземных вод и роста испаряемости, как показано в этом исследовании, еще больше ограничит наши варианты управления водными ресурсами», — сказал соавтор отчета Медэллин-Асура. Он добавил, что увеличение потерь на испарение также касается открытых водоемов, таких как водохранилища, что делает управляемое хранение в водоносных горизонтах более привлекательным во влажные годы.

«Долгосрочное сокращение весеннего снежного покрова — характерный симптом потепления климата в штате. Наше исследование показывает, что эта скрытая надбавка в виде увеличения потребности культур в воде при потеплении усугубляет проблемы с точки зрения водных ресурсов для сельского хозяйства», — сказал Абацоглу.

Несмотря на потенциальную агрономическую адаптацию и реакцию культур на потепление климата, рост их потребности в воде создает дополнительную нагрузку на устойчивость мировых поставок фруктов и орехов и требует изменений в управлении и политике с учетом меняющегося гидроклимата.

Как заключил Вирс, отличительной чертой подхода Secure Water Future к повышению климатической устойчивости в засушливых западных штатах США является «включение данных высокого разрешения в процессы принятия решений. Это не только дает полезную информацию для более эффективного управления нашими системами «пища-энергия-вода», но и демонстрирует ценность исследований, проводимых в наших высших учебных заведениях».