Блок-схема, описывающая определение механизмов возникновения наводнений для каждого наводнения. Механизмы включают: таяние снега (Melt), дождь на снегу (ROS), кратковременный, высокоинтенсивный дождь с различными предшествующими условиями влажности почвы (AMC): сухой (SR−), нормальный (SR), влажный (SR+) и продолжительный, менее интенсивный дождь, классифицированный по AMC: сухой (LR−), нормальный (LR) и влажный (LR+). Кредит: Earth's Future (2024). DOI: 10.1029/2023EF003868 <р>Бассейн реки Делавэр, прибрежный водораздел в Среднеатлантическом регионе, имеет долгую историю сильных наводнений со значительными социально-экономическими последствиями. Недавние исследования используют подход моделирования на основе процессов для анализа гидрометеорологических (таких как осадки, таяние снега и влажность почвы) условий во время наводнений за последние 40 лет, выявляя пространственную изменчивость механизмов наводнений по всему региону.
Работа опубликована в журнале Earth's Future.
В Верхнем бассейне, высокогорные суббассейны в основном испытывают ранние весенние паводки из-за дождей на снегу, в то время как Нижний бассейн в первую очередь страдает от паводков из-за коротких, интенсивных ливней без ярко выраженной сезонной закономерности. Прогнозы будущих паводков, основанные на климатических сценариях, предполагают усиление наводнений по всему региону (т. е. больший пиковый расход). Важно отметить, что ожидаемый сдвиг в основном механизме наводнений Верхнего бассейна от дождя на снегу к интенсивным коротким ливням, усугубленный более влажными предшествующими условиями влажности почвы, указывает на меняющийся риск наводнений и временной ландшафт.
Следовательно, это подчеркивает насущную необходимость в адаптивных стратегиях управления наводнениями в ожидании этих меняющихся условий.
Бассейн реки Делавэр является домом для более чем 8 миллионов человек, многие из которых живут в районах, подверженных риску наводнений. В последние годы наводнения нанесли огромный ущерб, три крупных события в 2004, 2005 и 2006 годах обошлись примерно в 745 миллионов долларов в Нью-Йорке, Нью-Джерси и Пенсильвании. Заглядывая вперед, прогнозируемый более теплый и влажный климат в регионе, как ожидается, значительно усилит серьезность будущих наводнений.
Кроме того, ожидается, что будущие наводнения будут происходить более спорадически в течение года, в отличие от исторических наводнений в высокогорном Верхнем бассейне, которые чаще всего происходят весной из-за выпадения дождя на снег. Этот меняющийся риск наводнений и временной сдвиг, вызванный изменением климата, создают большие проблемы для будущих усилий по управлению наводнениями.
Бассейн реки Делавэр сталкивается со значительными рисками наводнений, вытекающими из разнообразных механизмов, генерирующих наводнения, которые зависят от изменения топографии с гор на прибрежные равнины. Понимание процессов наводнений на уровне суббассейна имеет решающее значение для прогнозирования рисков наводнений ниже по течению, поскольку наводнения ниже по течению являются результатом нелинейной агрегации процессов выше по течению.
В исследовании использовалась процессно-ориентированная гидрологическая модель для анализа прошлых и будущих наводнений на уровне суббассейна. Исследователи определили доминирующий механизм генерации для каждого наводнения, например, таяние снега, дождь на снегу (ROS), кратковременные осадки при различных условиях предшествующей влажности почвы, таких как сухость (SR−), норма (SR) или влажность (SR+), и длительные осадки при схожих условиях влажности. Исторически ROS вызывали большинство наводнений в Верхнем бассейне, тогда как SR доминировал в Нижнем бассейне.
Прогнозы будущих наводнений в рамках 20 сценариев модели общей циркуляции (GCM) обычно указывают на более сильные наводнения по всему региону. В Верхнем бассейне прогнозируется, что наводнения SR+ будут иметь наибольшее увеличение экстремальной величины наводнения, варьирующееся от 71% до 114% по всем его суббассейнам в соответствии со средними сценариями GCM. В Нижнем бассейне прогнозируется, что наводнения SR будут иметь наибольшее увеличение, варьирующееся от 63% до 113%.
Этот разный рост интенсивности наводнения, количественно определенный как для верхней, так и для нижней частей бассейна, подчеркивает сложную задачу подготовки к будущим наводнениям. Несмотря на эти последовательные тенденции среди сценариев GCM, существуют заметные расхождения в прогнозируемых изменениях частоты и величины наводнений. Это подчеркивает необходимость учета неопределенностей в климатических прогнозах при разработке стратегий управления наводнениями и планировании инфраструктуры для адаптации к будущим климатическим условиям.
Дополнительная информация: Нин Сан и др., Усиленные экстремальные наводнения и сдвигающие механизмы наводнений в бассейне реки Делавэр в журнале Future Climates, Будущее Земли (2024). DOI: 10.1029/2023EF003868
Информация о журнале: Будущее Земли
Предоставлено Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией
