Detta är den fjärde i en serie på tio delar om de pågående globala effekterna av klimatförändringar. Dessa berättelser kommer att titta på de nuvarande effekterna av en föränderlig planet, vad den framväxande vetenskapen föreslår ligger bakom dessa förändringar och vad vi alla kan göra för att anpassa oss till dem.
Det är januari 2018 i Kapstaden, Sydafrika. Efter tre år med rekordlåg nederbörd är reservoarerna som förser stadens vatten farligt låga. Staden håller på att ta slut, och det går snabbt.
Anslagstavlor blinkar med fruktansvärda uppdateringar. De berättar för Kapstadens 400 000 invånare hur långt reservoarerna har sjunkit. De visar också nedräkningen till “Day Zero:” det beräknade datumet då Kapstadens kranar kommer att bli helt torra. Varje vecka närmar sig Dag Zero.
I Kapstaden höll skyltar invånarna medvetna om stadens minskande vattenförsörjning
@Cape Town Freeway/Twitter
Som alla andra här har Samantha Reinders lärt sig att tvätta, spola, laga mat och dricka med bara den officiella dagliga gränsen – 50 liter (13 gallons). “Jag skulle känna mig skyldig,” mindes hon senare, “varje gång jag slog på duschen även i 30 sekunder.”
Reinders stod inför ett faktum: människor kan inte existera utan sötvatten. Det kan inte andra djur eller växter heller. När det blir ont om vatten gör mat och andra nödvändigheter det också. I själva verket, utan tillräckligt med sötvatten, har hela civilisationer fallit sönder. Men sötvatten är inte alltid rikligt. Och när jordens klimat förändras, är sötvattenresurser runt om i världen på väg mot problem. Från Afrika till Arizona känner folk redan effekterna. Kapstadens vattenkris erbjuder bara en glimt av framtiden för oss alla.
Vatten värld
Vår svala blå planet är täckt av vatten. Bara 2,5 procent av det vattnet är dock färskt. Av det är bara cirka en tredjedel flytande. Resten är inlåst som is.
Det är inte mycket sötvatten. Ändå är vi beroende av det för allt. I USA använder varje person i genomsnitt 340 liter (90 gallons) per dag hemma. Och det inkluderar inte vattnet som behövs för att odla vår mat eller tillverka allt från kläder till bilar till mobiltelefoner. Det krävs 3 400 liter (900 gallon) bara för att göra ett par jeans.
Förklarare: Jordens vatten är allt sammankopplat i en stor cykel
I takt med att klimatet förändras, ändras dock hur mycket vatten som finns tillgängligt. Vatten, klimat och väder hänger samman i en oändlig slinga som kallas vattnets kretslopp. Och som alla naturliga system, ändra en del av det – oavsett om det är temperatur, markfuktighet eller till och med hur många träd som finns i en region – och allt annat förändras också.
Forskare använder kraftfulla superdatorer för att utforska de komplexa sätt som klimatförändringar förändrar vattnets kretslopp. De har funnit att när klimatet värms upp rymmer atmosfären mer vatten: cirka 4 procent mer för varje 1,8 grader Celsius (1 grad Fahrenheit). Det påverkar allt från nederbörd till hur fuktig jord kan vara.
Mellan 2002 och 2016 spårade NASA:s Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) rörelsen av sötvatten runt planeten.NASA:s Goddard Space Flight Center/Kathryn Mersmann/YouTube
Där är också ögon på himlen. Från 2002 till 2017 spårade ett satellituppdrag som heter GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) jordens vattenresurser från ovan. Ett par tvillingsatelliter kunde “väga” jordens vatten genom att mäta skillnader i hur mycket planetens massa drar i dem. Om mängden snöpackning, ytvatten eller till och med grundvatten förändras, förändras också tyngdkraften på den platsen. Den gravitationskraften påverkas av förändringar i massa. När den första satelliten passerade ett område ändrade tyngdkraftsskillnaderna avståndet mellan de två satelliterna något. Instrument ombord mätte den skillnaden till inom en hundradel av bredden på ett människohår. Forskare översätter dessa subtila gravitationsdata till vatten eller ismassa. Sedan jämför de det med historiska data för att mäta förändringar i var vatten och is är fördelade över tiden.
Data från datorer, satelliter och “stövlar på marken” överensstämmer. Klimatförändringarna förändrar tillgången på vatten runt om i världen. I Sydafrika och många regioner blir torka allt vanligare. I andra områden, som Kalifornien och Europa, har skiftande nederbördsmönster gjort att flodflöden nått sin topp tidigare varje år, följt av vattenbrist. Samtidigt har den genomsnittliga nederbörden i USA faktiskt ökat med 5 centimeter (2 tum) sedan 1895. Det mesta har dränkt New England och Mellanvästern.
Torrtider
I mars 2018 hade Kapstadens största reservoar sjunkit till bara 11 procent av sin kapacitet. Staden var nära att stänga kranarna. – Jag har aldrig upplevt något liknande, säger Reinders. Hon och andra invånare i Kapstaden gjorde allt de kunde för att spara på vattnet. Barnen bar med sig sitt eget vatten till skolan för att tvätta och spola toaletter. Populära band spelade in speciella låtar som varade i exakt två minuter. De utformades för att hjälpa människor att tajma sina korta duschar. Unga människor levererade vatten från källor till äldre invånare.
I mars 2018 var Kapstadens Waterskloof Reservoir nästan slut vatten.
Zaian/Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)
Äntligen, i juni, kom regnet tillbaka. Folk sprang ut för att känna vattnet stänka i deras ansikten. Kapstadens kris var över, åtminstone tillfälligt. Dag Zero hade aldrig riktigt kommit.
Efteråt analyserade en internationell grupp forskare Kapstadens torka och vattenbrist. De studerade datormodeller och nederbördsrekord. Till slut kom de till en slutsats: Klimatförändringarna hade inte orsakat torkan. Men det hade tredubblats chansen att en torka skulle inträffa.
Förklarare: Vad är en datormodell
Friederike Otto är klimatforskare vid Oxford University i England och huvudförfattare till den studien. Risken för torka kan tredubblas igen i slutet av 2000-talet, säger hon. Det är då den globala temperaturen beräknas stiga ytterligare 1 grad Celsius (1,8 grader Fahrenheit). Hon och hennes kollegor publicerade sina resultat i Environmental Research Letters hösten 2018.
Medförfattare Piotr Wolski är hydrolog vid universitetet i Kapstaden. Han säger att bättre planering skulle kunna hjälpa i framtiden. Regionen skulle kunna hantera sina vattenreservoarer mer noggrant. Människor skulle kunna fixa läckande dammar och utnyttja en mängd olika vattenkällor istället för bara reservoarer. “Torkan kan eller kanske inte översättas till en kris”, påpekar han. Wolski tillägger att Kapstaden erbjuder andra städer en bra lektion i hur de kan hantera vattenbrist. “Vi ligger i framkant av detta i världen”, säger han.
På många sätt, säger Reinders, förde vattenkrisen denna mångfaldiga stad närmare varandra. “De flesta människor, oavsett ras, kön, religion och klass, gjorde sitt för att spara vatten och hjälpa sin granne”, sa hon till Science News for Students. Och de flesta håller fast vid de vattenbesparande vanorna de lärt sig. “Jag tror att det här är det nya normala. Och det är i stort sett ordet på gatan”, säger Reinders.
Försvinner snöpack
John King (mitten) och kollegor med California Department of Water Resources mäter snöpackning i Sierra Nevada för att hjälpa till att förutse årlig snösmältning och vattentillgång.
California Department of Water Resources
Fyra gånger varje år kör John King in i Kaliforniens Sierra Nevada-berg för att mäta hur djup snön är. Där bergsvägen blir blockerad av snö parkerar han sin lastbil. Sedan fortsätter han på skidor. Men under det senaste decenniet har den här ingenjören med California Department of Water Resources i Sacramento märkt en förändring. Varje år kör han längre och åker mindre skidor. Klimatförändringarna krymper snöpacket.
Snowpack står för en tredjedel av Kaliforniens vattenförsörjning, förklarar David Rizzardo. Han är en annan vattenresursingenjör i Sacramento med statens Department of Water Resources. Rizzardo har studerat 100 år av rekord på Sierra Nevadas snöpackning. Under den tiden har dess genomsnittliga storlek minskat med 10 procent. Smält, vilket leder till tillräckligt med vatten för att försörja så många som tre miljoner familjer under ett år.
Den totala mängden nederbörd har inte nödvändigtvis förändrats. Vad som har är dess timing.
“Vi ser en obestridlig förändring”, säger han. Regnet fortsätter längre fram på vintern och kommer tidigare på våren. När Rizzardo gräver ner sig i snön träffar han fler islager. Dessa lager visar var snö har smält under vintern. “Vi får dessa gigantiska, varma vinterstormar,” säger Rizzardo. Som ett resultat, noterar han, “Det finns massor av avrinning till reservoarerna i januari.” Först utlöser regnet en störtflod av vinteröversvämningar. För det andra, det finns mindre snö att smälta och fylla vattenlagringsreservoarer under den varma sommaren, när vatten behövs som mest. “Det är väldigt knepigt för vattenresursförvaltare”, säger Rizzardo.
Kalifornien är långt ifrån den enda platsen där minskande snö och is i bergen orsakar problem. Pacific Northwest, Himalaya och andra regioner ser också snöpackning och glaciärer göra en försvinnande handling. “Sedan 1982 har Olympic Mountains i Washington förlorat 43 procent av sitt glaciärtäcke”, säger Jon Riedel. Han är glaciolog vid National Park Service i Sedro Woolley, Washington.
Kaliforniens Hetch Hetchy-reservoar är beroende av smältande snöpackning från Sierra Nevada-bergen. På våren sänks vattnet för att göra plats för smältande snö, vilket lämnar en synlig “badkarsring” som visas här. nstanev/iStockphotoThe South Cascade Glacier i Washington 1979 och 2003. Sedan 1984 har glaciärerna i North Cascades krympt med 30 procent. USGS
Det orsakar en allvarlig trickle-down-effekt. Vissa floder i det här tillståndet får till exempel 25 procent mindre vatten från smältande snö och is än vad de gjorde för bara några decennier sedan, säger Riedel. Detta lämnar mindre vatten för att bevattna gårdar. Varmare vatten i floder, och mindre av det, har också fått vissa akvatiska ekosystem att dyka.
Vattenresursexperter som King och Rizzardo vill hjälpa till att göra platser som är beroende av vatten från snöpackningar, som Kalifornien och Washington, mer motståndskraftiga mot klimatförändringar. De har gjort justeringar av sina datormodeller för att inkludera klimatförhållanden som är mer föränderliga, säger King. Och vattenförvaltare anpassar sig till mer avrinning på vintern och mindre snösmältning på våren. På vissa ställen har floder varit begränsade till smala kanaler av människogjorda vallar. När en flod svämmar över kan den toppa vallarna och översvämma hem. Vissa flodförvaltare flyttar nu bostäder ur vägen och tar sedan bort vallarna så att en flods naturliga översvämningsslätt nu bättre kan sorbera översvämningsvatten.
Under ytan
Vatten som rinner över eller samlas ovanpå jorden är inte vår enda tillgång på sötvatten. Grundvatten är ett hemligt förråd. Djupt under ytan, där det är tyst och mörkt och svalt, fyller grundvattnet små luckor i berget och jorden, som vatten i en svamp. Grundvatten kan döljas några meter, eller några hundra meter, under ytan.
“Grundvatten får inte så mycket uppmärksamhet eftersom vi inte ser det”, säger Laura Condon. “Det är så mycket svårare att komma runt än ytvatten”, konstaterar denna hydrogeolog eller grundvattenexpert. Hon arbetar vid University of Arizona i Tucson. Även om vi inte kan se det, är häpnadsväckande 1,7 procent av allt vatten på jorden fångat under jorden. Den ligger i reservoarer som kallas akviferer. Det är ungefär 60 gånger mer vatten än vad som finns i alla sjöar och floder tillsammans.
Grundvatten kommer från vatten som sipprar ner från ytan, en process som kallas återuppladdning. Vi är beroende av grundvattnet och den påfyllning som upprätthåller det. Men den uppladdningen sker långsamt. Till exempel uppskattar forskare att det tog hundratusentals år för Arizonas förråd av grundvatten att samlas.
Hälften av USA:s dricksvatten kommer från grundvatten. Men vi kanske måste sluta sluka och börja smutta. Under 2017 jämförde forskare akvifernivåerna sedan 1948 med nyare mätningar från GRACE-satellituppdraget. De fastställde att av jordens 37 största akvifärer faller 21 nu snabbare än de laddas upp.
Denna landskapsarkitektur använder endast inhemska material som inte kräver vatten. Denna form av naturligt lågvattenlandskap kallas xeriscaping.
InCommunicado/iStockphoto
I Tucson, med ett genomsnitt på bara 30,5 centimeter (12 tum) regn per år ( ungefär en tredjedel av genomsnittet i USA) är grundvatten särskilt viktigt. Klimatförändringarna har nu stärkt detta torra tillstånd, säger Condon. “Vi förväntar oss mer torka i framtiden”, säger hon. Det kommer att öka efterfrågan på grundvatten, även när dess naturliga påfyllningshastighet minskar.
Oväder förändras också. Det påverkar också grundvattnet, påpekar hon. “Det är inte bara hur mycket regn som faller, utan hur dessa stormar är.” Långsamma regn ger tillräckligt med tid för vatten att sjunka ner i jorden, förklarar hon. Stora, plötsliga stormar ger inte vattnet tillräckligt med tid att tränga ner i marken. Istället rinner regnvattnet rakt ut i bäckar och avloppsbrunnar.
Arizona förbereder sig för denna osäkra framtid. Condon, till exempel, skapar datormodeller för att förutsäga hur förändringar i befolkning, vattenanvändning, klimat, nederbörd och till och med växter kommer att påverka Arizonas grundvatten. “Vi bygger modeller så att vi kan se hur allt samverkar under hela vattnets kretslopp”, säger hon.
Samtidigt hjälper bevarande till. Fler golfbanor bevattnar sitt gräs med återvunnet vatten – avloppsvatten som har renats. Husägare ersätter törstiga gröna gräsmattor med inhemska växter och andra material som inte kräver vattning. Ungefär hälften av Tucsons vatten kommer från Central Arizona Project. Detta system av rör och kanaler för in vatten från Coloradofloden. När det kommer extra vatten från det projektet fyller staten dammar och låter vattnet sjunka ner i jorden för att ladda upp sitt grundvatten.
“Grundvatten är vårt skyddsnät”, förklarar Condon. “Vi måste vara säkra på att den finns där i framtiden.”
Framtida fil
Kan du leva med bara 50 liter (13 gallons) vatten per dag, som invånare i Kapstaden? Eller istället för vattenbrist, kanske extrema översvämningar, varma vinterstormar eller dammiga torra somrar kommer att vara din nya normala. Kanske kommer din hemstad att få mer regn än du någonsin skulle kunna använda. Dessa är alla sätt som klimatförändringarna förändrar vatten runt om i världen. Det är inte konstigt att FN säger att av alla effekter av klimatförändringar är skiftande vattentillgång den påverkan människor kommer att känna mest.
De goda nyheterna är att människor runt om i världen är är uppmärksam. De använder vetenskap, fantasi och till och med musik för att anpassa våra vattniga sätt till klimatförändringarna.
I Kina, till exempel, skapar ingenjörer “svampstäder”. Eftersom klimatförändringarna för med sig mer intensiva regnstormar och episka översvämningar, kommer svampstäder att suga upp överflödigt vatten. “Svamparna” sträcker sig från takträdgårdar till trottoar som låter vattnet sjunka in istället för att rinna av. Efter en storm kan så mycket som 70 procent av det lagrade vattnet senare återanvändas.
Längs Afrikas och Sydamerikas kust skördar torkadrabbade samhällen vatten från dimma som rullar in från havet. I Kalifornien, Sydafrika och andra platser omprövar vattenförvaltare sätt att hantera reservoarer på lång sikt. Regeringar reparerar dammar och vattenledningar för att minska översvämningar och förbättra vattenlagringen.
Sedan finns det de små sakerna, som den där roliga duschlängdslåten i Kapstaden, eller beslutar att din trädgård kommer från och med nu att bestå av sten och kaktus istället för vattenhungrigt gräs och blommor. Dessa hemodlade taktiker kan verka som bara en droppe i hinken. Men de hjälper till att göra vår värld mer motståndskraftig mot vårt föränderliga klimat.
När jordens klimat utvecklas, och vattnets kretslopp med det, kan vi inte förutsäga exakt vad som kommer att hända eller var. Men efter att ha levt med Kapstadens extrema vattenbrist är Reinders säker på åtminstone en sak: “Ingen här tänker på vatten som de brukade”, säger hon. “Det är som guld nu.”
Leave a Reply