Климатический кризис нарушает круговорот воды Земли

В феврале 2022 года продолжающаяся засуха вынудила чиновников в Южной Калифорнии, США, впервые этим летом ограничить около шести миллионов человек одним днем использования воды на открытом воздухе в неделю. На другом конце света самые сильные за последние 60 лет осадки обрушились на Южную Африку, где прошел самый смертоносный шторм в истории.

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature в начале этого года, именно такие контрастные экстремальные явления мы можем ожидать в будущем. (1)

«Самый большой заголовок исследования заключается в том, что круговорот воды, то есть осадки и испарение, происходящие на земном шаре, усиливается в два раза быстрее, чем мы думали ранее,» – сказал ведущий автор исследования доктор Таймур Сохаил, математик и постдокторский научный сотрудник Научного университета Нового Южного Уэльса (UNSW). «И что это означает, когда круговорот воды становится сильнее или интенсифицируется, так это то, что влажные части мира становятся влажнее в два раза быстрее, чем мы ожидали ранее, а сухие части становятся суше в два раза быстрее».

Соленая наука

Несколько научных исследований, в том числе доклад Шестой оценочной рабочей группы I Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) о физических научных основах, показали, что климатический кризис ускоряет круговорот воды. Это происходит отчасти потому, что более высокая температура поверхности в тропиках приводит к увеличению испарения. (2)

«Тогда у вас будет облачная обратная связь в общем переносе тепла, и общая атмосферная циркуляция усилится, что приведет к переносу этой воды к полюсам,» – говорит Сохаил.

Однако ученым было трудно определить, насколько именно изменяется круговорот воды, поскольку около 80% глобальных осадков и испарения выпадает над океаном, поясняется в пресс-релизе UNSW. Один из способов решить эту проблему – посмотреть на содержание соли в разных местах океана. (3)

«В более теплых регионах испарение удаляет пресную воду из океана, оставляя соль, что делает океан более соленым,» – объясняет в пресс-релизе соавтор исследования Ян Зика, доцент Школы математики и статистики UNSW. «Круговорот воды переносит эту пресную воду в более холодные регионы, где она выпадает в виде дождя, разбавляя океан и делая его менее соленым».

С 1970 по 2014 год исследователи изучили три набора данных для определения солености в различных частях океана.

«Это делалось и раньше,» – говорит Сохаил. «Но мы придумали несколько методологических уловок, которые позволяют более точно отследить, как меняется соленость».

Эти новые методы позволили исследователям лучше соотнести изменения солености океана с осадками и испарениями в атмосфере. С их помощью они обнаружили, что за исследуемый период из тропиков к полюсам переместилось на 46000–77000 кубических километров пресной воды больше, чем считалось ранее. Это в два-четыре раза больше перемещающейся к полюсам воды, чем предполагали климатические модели. (3)

Исследование Nature – не единственное из последних исследований, в котором соленость используется для определения ускорения круговорота воды. Другое исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports в апреле, изучило спутниковые измерения солености океана и обнаружило, что соленые части океана становятся более солеными, а пресные – более пресными, что также свидетельствует об ускорении круговорота воды. (4)

Противоположные экстремумы

Тот факт, что круговорот воды ускоряется, имеет серьезные последствия.

«Мы все полагаемся на круговорот воды для получения свежей питьевой воды из наших кранов, для навигации морских судов; нам нужны наши реки, озера и другие резервуары воды, чтобы выжить,» – говорит Сохаил. «И поэтому этот вывод, по сути, показывает, что доступ к пресной воде станет более неравномерным».

В частности, Сохаил прогнозирует три основных последствия: (1)

• Увеличение среднего количества осадков во влажных регионах.
• Снижение среднего количества осадков в засушливых регионах.
• Увеличение количества экстремальных осадков.

Этому изменению количества осадков сопутствует и географический поток, так что более сухие районы тропиков и субтропиков станут еще суше, а холодные и влажные районы, такие как Северная Англия, станут еще суше. (1)

«В основном, большая часть воды переносится к полюсам,» – говорит Сохаил, и на двух полюсах также будет выпадать больше осадков, которые обычно выпадают в виде снега.

Однако авторы исследования водного цикла в журнале Scientific Reports считают, что повышенное содержание влаги в воздухе в результате ускорения водного цикла может быть одной из причин того, что на полюсах выпадает больше осадков в виде дождя, что усугубляет последствия глобального потепления за счет таяния льда.

В целом, Сохаил говорит, что политикам необходимо знать об изменениях в круговороте воды и их последствиях.

«Важно попытаться спланировать и смягчить эти последствия,» – говорит он.

Ремоделирование моделей

Исследование Nature также имеет важные последствия для климатологического сообщества. Это связано с тем, что команда исследователей сравнила свои наблюдения с прогнозами текущего поколения климатических моделей, называемых Фаза 6 проекта взаимного сравнения климатических моделей (CMIP6). Именно эти модели использует, например, МГЭИК для составления своих прогнозов. Исследователи проверили 20 различных моделей из CMIP6 и обнаружили, что все они «сильно недооценивают» интенсификацию круговорота воды, обнаруженную в исследовании. (1)

Сохаил надеется, что будущие ученые будут опираться на результаты работы его команды, чтобы определить:

1. Можно ли улучшить модели, чтобы они лучше отражали изменения в круговороте воды.
2. Если дальнейшие наблюдения и моделирование подтвердят выводы исследования.

Он подчеркивает, что тот факт, что модели недооценивают изменения в водном цикле, не означает, что они ошибаются в целом, особенно в отношении глобального повышения температуры.

«Это исследование не означает, что все климатические модели неверны или что все исследования климата до сих пор были неверными,» – говорит он. «Климатология – это очень итеративный и консенсусный процесс, и это лишь один из шагов в этом направлении».

Со своей стороны, Сохаил планирует продолжить работу над методом, использованным в исследовании, намереваясь обновить его с одномерного на двухмерный и таким образом отразить больше изменчивости в океане. Таким образом, он надеется получить более точные данные о том, как изменяется уровень моря.

«Нам очень важно, насколько сильно меняется уровень моря в Нью-Йорке по сравнению с Сиднеем и другими частями света,» – говорит он, добавляя: «Теперь моя цель – посмотреть, как меняется уровень моря на региональном уровне, и использовать для этого обновленную версию метода».

Treehugger