Потепление и потеря снега усиливают зависимость от старых грунтовых вод в истоке реки Колорадо

Почему горная вода важна для вас

Многие города и хозяйства на западе США зависят от воды, которая начинается как снег высоко в Скалистых горах. Это исследование задаётся вопросом, что происходит с этим водоснабжением по мере потепления зим и сокращения снежного покрова в истоках реки Колорадо — реки, которая обеспечивает водой десятки миллионов людей. Изучая не только снег и потоки, но и скрытые грунтовые воды глубоко в горах, исследователи показывают, что наша будущая водная безопасность может зависеть от очень старой воды, хранящейся под землёй.

Снежные вершины как естественные водонапорные башни

Горные хребты функционируют как природные водонапорные башни: они накапливают зимний снег и постепенно отдают его в виде талой воды, подпитывающей реки весной и летом. В водосборе реки Ист Ривер в Колорадо, важном источнике для реки Колорадо, долгосрочные наблюдения показывали большие межгодовые колебания снежного покрова, но о грунтовых водах под ним было известно удивительно мало. Новые измерения по линии скважин выявили два важных признака: уровни грунтовых вод снижались в течение нескольких лет, несмотря на сильные годовые колебания снега, а часть грунтовых вод оказалась возрасте от десятков до тысяч лет. Это поставило актуальный вопрос: не поддерживают ли эти старые воды скрытно сток рек в годы с малым количеством снега, и как это может измениться при потеплении климата?

Моделирование будущего потепления

Чтобы ответить на этот вопрос, команда использовала сложную компьютерную модель, которая связывает снег, почву, породу, растительность и реки по всему водосбору. Они смоделировали семь недавних водных лет при наблюдавшейся погоде, затем провели два сценария «что если», в которых температура воздуха была повышена на 2,5 и на 4 градуса Цельсия при условии неизменного суммарного осадка. Более тёплый воздух означал, что больше зимних осадков выпадало в виде дождя, снег таял раньше, а растения возвращали больше влаги в атмосферу. Модель отслеживала не только, куда уходила вода, но и как долго она пробыла под землёй, следя за миллионами виртуальных «порций» воды по их пути от дождя или снега через толщу породы к реке.

Скрытые грунтовые воды как тихий стабилизатор

Моделирование показало, что грунтовые воды далеки от статического резервуара. В течение семилетнего периода общий объём грунтовых вод неуклонно снижался, и это снижение ускорялось в более тёплых сценариях. Тем не менее грунтовые воды выполняли стабилизирующую роль для реки: вклад очень старых грунтовых вод в сток оставался почти постоянным во времени, в то время как более молодые грунтовые воды и поверхностный сток сильно варьировали в зависимости от погодных условий года. В самый малоснежный год исследования река фактически продемонстрировала одну из самых высоких эффективностей стока, потому что грунтовые воды отдали воду в поток, компенсируя потерю талой воды. Иными словами, река сильнее опиралась на долго хранимую воду, чтобы продолжать течение, когда свежие поступления от снега были скудны.

Потепление меняет источник и возраст речной воды

По мере повышения температуры в модельных экспериментах больше зимних осадков выпадало в виде дождя, и более раннее таяние снега кратковременно повышало уровни грунтовых вод каждый год, но этот эффект продолжался лишь несколько недель. В течение полного года усиленная испаряемость и больший водозабор растениями привели к тому, что уровни грунтовых вод в итоге оказались ниже, чем в начале, и эта чистая потеря стала особенно сильной на наибольших высотах — выше примерно 3700 метров. Возраст воды, питающей реку, тоже увеличился: в периоды низкого стока медианный возраст грунтовой воды у устья потока вырос примерно с четырёх до шести лет в базовом прогоне и до восьми лет в самом тёплом случае. Средневозрастная вода, примерно от одного до трёх лет, истощалась быстрее всего, тогда как доля очень старых грунтовых вод в стоке постепенно росла, частично компенсируя это. В результате в реке стало меньше общей воды, но большая её доля поступала из более старых, глубоких запасов.

Что это означает для будущих запасов воды

Для людей и экосистем ниже по течению исследование указывает на то, что сегодняшние речные потоки тихо субсидируются древними грунтовыми водами, которые отбираются и не восполняются полностью. По мере сокращения снежного покрова и продолжения потепления особенно уязвимы грунтовые воды на больших высотах, и влажные годы могут не суметь полностью восполнить потери сухих лет. На практике это означает, что сообщества, зависящие от горного снеготаяния, всё больше полагаются на старые подземные резервы — стратегия, которая не может продолжаться бесконечно. Признание и мониторинг этого скрытого буфера грунтовых вод будут ключевыми для планирования плотин, распределения водных прав и мер по сохранению в будущем, где снег становится менее надёжным.

Цитирование: Siirila-Woodburn, E.R., Thiros, N., Newcomer, M. et al. Warming and snow loss increase reliance on old groundwater in a Colorado River headwater. Nat. Geosci. 19, 549–555 (2026). https://doi.org/10.1038/s41561-026-01945-y

Ключевые слова: горные грунтовые воды, потеря снежного покрова, истоки реки Колорадо, изменение стока, климатическое потепление