По мере того, как планета продолжает нагреваться, будут усиливаться две проблемы-сокращение предложения воды и растущий спрос на энергию. Но вода и энергия неразрывно связаны. Например, почти пятая часть энергии Калифорнии идет на деятельность, связанную с водой, в то время как более десятой части электроэнергии штата поступает от гидроэнергетики. Поскольку общество пытается приспособиться к одной проблеме, оно должно убедиться, что она не ухудшает другую.

С этой целью исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Калифорнийского университета в Беркли разработали основу для оценки того, как различные климатические адаптации могут повлиять на эту водно-энергетическую связь. Их исследование опубликовано в открытом доступе в журнале Environmental Research Letters.

"Системы электроснабжения и водоснабжения связаны по-разному", - говорит соавтор Ранджит Дешмух, доцент кафедры экологических исследований. "Ожидается, что изменение климата подчеркнет эти связи, поэтому мы представили структуру, которая отображает эти взаимозависимости и позволит нам понять и количественно оценить их влияние на связь между энергией и водой."

Хотя это не первое исследование, посвященное этим темам, оно требует более тонкого подхода, чем предыдущие работы. "Было проведено много анализов того, как изменение климата может повлиять на водный и энергетический секторы по отдельности, но эти исследования обычно не рассматривали взаимодействия и обратные связи между ними", - говорит ведущий автор Джулия Синай из отдела климатических и экосистемных наук лаборатории Беркли. "Наша статья развивает обобщенную структуру, которая определяет, как изменение климата влияет на эти связанные системы водоснабжения и электроснабжения и потенциальные адаптации к будущим разрывам в спросе и предложении. Таким образом, мы иллюстрируем часто упускаемые из виду компромиссы и синергию в адаптации к изменению климата."

Эта система использует системный анализ для выявления наиболее крупных потенциальных климатических стрессоров в водном и энергетическом секторах. В нем дается количественная оценка действий, которые потребуются для адаптации к изменению климата, и анализируются обратные связи, которые могут возникнуть в результате этих действий.

"Например, наша структура показывает, как повышение температуры из-за изменения климата, вероятно, увеличит спрос на электроэнергию для кондиционирования воздуха и спрос на воду для орошения", - объяснил Дешмух. "В то время как потеря снежного покрова в Сьеррах и переменные осадки повлияют на водоснабжение, не только для городского и сельскохозяйственного использования, но и для производства гидроэлектростанций и охлаждения тепловых электростанций."

Калифорния полагается на снежный покров в Сьерра-Неваде, чтобы медленно измерять воду в течение года.

Команда применила разработанную ими схему к Калифорнии, которая полагается на снежный покров для значительной части своей воды и тратит значительное количество энергии на транспортировку воды с севера в южную часть штата. Они изучили множество адаптационных стратегий в водном секторе и обнаружили, что некоторые из них являются энергоемкими, в то время как другие действительно могут экономить как воду, так и энергию.

Исследователи объединили данные ряда разрозненных исследований, чтобы оценить общий диапазон возможных водных и энергетических перспектив для государства при различных климатических сценариях в конце века. Их анализ показал, что два фактора, вероятно, будут доминировать над прямым воздействием изменения климата на электроэнергетический сектор Калифорнии: более высокая нагрузка на кондиционеры и снижение доступности гидроэнергетики.

"Один из самых важных пунктов этой статьи заключается в том, что адаптация нашей системы водоснабжения к изменению климата может либо значительно усилить нагрузку на электросети, либо, с другой стороны, помочь облегчить ее",-сказал соавтор и климатолог из лаборатории Беркли Эндрю Джонс. "Если мы сосредоточимся на адаптации системы водоснабжения с помощью больших перекачек воды через бассейны или с помощью энергоемкого опреснения, это только усложнит проблему электричества. Если, с другой стороны, мы адаптируем систему водоснабжения, экономя воду, это на самом деле беспроигрышная ситуация, потому что вы также уменьшаете энергию, необходимую для воды."

В настоящее время ошеломляющие 19% потребления электроэнергии в Калифорнии идет на связанные с водой приложения, такие как обработка, транспортировка, перекачка и отопление. Кроме того, около 15% выработки электроэнергии в штате производится за счет гидроэнергетики.

Государство уже столкнулось с некоторыми последствиями изменения климата для своих водно-энергетических систем. Продолжительные засухи, усугубляемые изменением климата, привели к резкому росту потребления электроэнергии для перекачки подземных вод, а соответствующий дефицит гидроэнергии потребовал замены более грязным ископаемым топливом.

Команда уверена, что климатический кризис окажет огромное влияние на будущее водоснабжение штата. Тем не менее, эффект дико неопределенный. В худшем случае доступные запасы воды могут сократиться на 25%, однако они могут увеличиться на 46%.

"Существуют значительные неопределенности в прогнозах климатических моделей осадков", - сказал Дешмух. "Но независимо от этих неопределенностей, адаптационные меры предлагают значительные сопутствующие выгоды." Сохранение воды позволит экономить энергию, а также деньги для потребителей, и позволит увеличить поток в естественных ручьях и реках штата.

Когда группа применила свои рамки к наихудшему сценарию, они обнаружили, что выбор наиболее энергоемких стратегий адаптации в водном секторе может привести к энергетическому дисбалансу, столь же значительному, как и тот, который непосредственно вызван изменением климата.

"Я думаю, что это первое исследование, которое показывает, что адаптация водного сектора может иметь такое же большое влияние на электроэнергетику, как и прямое воздействие самого изменения климата", - сказал Джонс.

"Это исследование высветило преимущества скоординированного планирования адаптации между двумя секторами, - добавил ведущий автор Синай, - поэтому сейчас мы связываем более детальную модель управления водными ресурсами и модель планирования электроэнергии, которая может продемонстрировать устойчивые пути создания электроэнергетической инфраструктуры на Западе США, когда последствия изменения климата включаются в водный сектор."

В настоящее время дешмух возглавляет группу по изучению связей между энергией, водой и климатом путем количественной оценки воздействия изменения климата на гидроэлектростанции и тепловые электростанции в 12 странах Южной Африки. Он надеется определить оптимальные инвестиции в электроэнергетическую инфраструктуру.

"У Калифорнии есть выбор в том, как она хочет адаптировать свой водный сектор к последствиям изменения климата", - заявил Дешмух. "Государство может либо проводить энергоемкие меры по адаптации к климату, такие как опреснение воды, либо разработать портфель мер, которые максимизируют водосберегающий потенциал. Планировщики и политики в водном и энергетическом секторах должны координировать свои действия и планы по адаптации к изменению климата."

ИСТОЧНИК