Юго-запад России стал регионом для изучения глобального распространения внезапной засухи
Группа ученых из США и Индии провела масштабное исследование, посвященное глобальному распространению, тенденциям и факторам возникновения внезапной засухи.
Вспышка засухи характеризуется периодом быстрого усиления засухи с воздействием на сельское хозяйство, водные ресурсы, экосистемы и окружающую среду человека. Решение этих проблем требует фундаментального понимания возникновения внезапной засухи. В исследовании, опубликованном в Nature Communications, исследователи определили глобальные очаги внезапной засухи в период 1980–2015 годов. Горячие точки внезапной засухи существуют над Бразилией, африканским регионом Сахель, Великой рифтовой долиной и Индией, с заметными местными горячими точками над центральной частью США, юго-западом России и северо-востоком Китая. В шести из пятнадцати исследуемых регионов в период 1980–2015 годов наблюдалось статистически значимое увеличение внезапной засухи.
Внезапная засуха — серьезное субсезонное явление, которое бросает вызов сельскому хозяйству, экономике и обществу. Учитывая быстрое высыхание поверхности земли, связанное с внезапной засухой, сельскохозяйственный сектор может быть разрушен и понести значительный экономический ущерб из-за снижения урожайности культур и сокращения животноводства. Быстрое усиление засухи может серьезно повлиять на экосистемы из-за чрезмерного испарительного стресса на окружающую среду и вносит вклад в сложные экстремальные явления с каскадными воздействиями, включая повышенный риск возникновения лесных пожаров, истощение водных ресурсов, снижение качества воздуха и снижение продовольственной безопасности.
В своем исследовании ученые постарались ответить на вопрос, какие глобальные регионы наиболее восприимчивы к возникновению внезапной засухи? Чтобы ответить на него, пространственное распределение явлений внезапной засухи было определено с помощью четырех наборов данных глобального реанализа за период 1980–2015 годов.
Регионы с наибольшей частотой возникновения внезапной засухи были обнаружены в основном в тропиках и субтропиках. Эти местоположения включают большую часть Бразилии, Сахеля, Великой рифтовой долины и Индии, где частые внезапные засухи возникают в 30—40% лет в течение 36-летнего периода времени анализа (1980–2015 гг.). В средних широтах локальные очаги внезапной засухи (10–20%) существуют в центральной части США, на Пиренейском полуострове, в Малой Азии, на юго-западе России и северо-востоке Китая.
Рис. 1. Средняя частота внезапной засухи как процент лет с внезапной засухой между 1980 и 2015 годами.
Для большинства регионов в пределах средних широт Северного полушария сезонность частоты внезапных засух очевидна в течение вегетационного периода, причем внезапные засухи наиболее вероятны в период с мая по июль для центральной части США, юго-запада России и северо-востока Китая.
Рис. 2: Ежемесячное возникновение внезапной засухи.
Важно отметить, что результаты анализа тенденций применимы только к 36-летнему периоду, используемому в исследовании (1980–2015 годы), и не указывают на то, что эти тенденции будут распространяться на будущее. Кроме того, заметные тенденции, выявленные для анализа, также могут быть встроены во внутреннюю изменчивость климата из-за относительно короткого периода исследования и могут измениться с более длительным периодом регистрации.
Быстрая интенсификация засухи происходит за счет двух ключевых факторов: критического отсутствия осадков и увеличения потребности в испарении. Когда дефицит осадков возникает в течение длительного периода времени (например, нескольких недель), влажность почвы истощается за счет эвапотранспирации, что приводит к увеличению испарительного стресса и возможности высыхания земной поверхности. Эвапотранспирация — это количество воды, используемое растительностью для транспирации, построения своих тканей, а также испаряемое почвой за определенное время. Кроме того, постоянные атмосферные условия могут усилить потребность в испарении на поверхности земли за счет увеличения солнечной инсоляции и дефицита давления пара, тем самым увеличивая потенциальную эвапотранспирацию (ПЭТ) и напряжение испарения. Хотя хорошо известно, что сочетание дефицита осадков и положительных аномалий ПЭТ способствует развитию внезапной засухи, относительный вклад каждого фактора в быстрое усиление засухи относительно неизвестен.
Однако ведущий фактор развития внезапной засухи варьируется в зависимости от региона. Например, три исследование регионов по всей Европе (Иберийский полуостров, Малая Азия и западная Россия) показали более высокую скорость ПЭТ-аномалий вспышки засух по сравнению с большим дефицитом осадков.
Антициклоны также вносят важный вклад в развитие внезапной засухи. Возможности пополнения почвенной влаги ограничены, одновременно меньшая облачность и более высокая температура поверхности увеличивают потребность в испарении влаги с поверхности земли. Таким образом, антициклоны оказывают двойное влияние на увеличение испарительного стресса. Повышенный риск развития внезапной засухи особенно очевиден при блокирующих максимумах, которые сохраняются в течение нескольких недель. Примеры блокирующих максимумов, способствующих развитию внезапной засухи, включают внезапную засуху в центральной части США в 2012 году и внезапную засуху в западной части России в 2010 году.
Распространенной темой, связанной с развитием внезапной засухи, является ее влияние на урожайность сельскохозяйственных культур. Потери урожая происходят из-за быстрого истощения влажности почвы в корневой зоне, что приводит к ограниченному снижению температуры поверхности и чрезмерному испарительному стрессу для сельскохозяйственных культур. Из-за этого прямого воздействия исследования внезапной засухи в первую очередь сосредоточены на быстром развитии засухи в контексте сельскохозяйственного производства. Однако недавние исследования также показали, что внезапные засухи могут инициировать последовательность каскадных воздействий, таких как повышенный риск возникновения лесных пожаров и развития волн тепла. В свете результатов глобальной климатологии возникновения внезапной засухи и быстрого высыхания поверхности земли, связанного с быстрым развитием засухи, могут иметь серьезные последствия, помимо потери сельскохозяйственных урожаев. Особенно в слаборазвитых странах внезапная засуха, переходящая в длительную засуху, может привести к повышенному риску голода и дестабилизации правительств.
С таким разнообразным набором метеорологических и климатологических характеристик, играющих решающую роль в развитии внезапной засухи, необходимы многочисленные направления будущих исследований, чтобы понять движущие силы быстрого усиления засухи во всем мире. Кроме того, будущие исследования должны быть сосредоточены на выявлении сложных взаимосвязей между внезапной засухой и социально-экономическими последствиями. Наконец, результаты и события внезапной засухи, полученные в результате этого исследования, обеспечивают основу для улучшения предсказуемости внезапной засухи. Несмотря на то, что представлены примеры и обсуждение движущих сил внезапной засухи, в будущем необходимо проделать большую работу для повышения субсезонной предсказуемости быстрого развития засухи.
Источник под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License