Недостаток осадков, недостаток воды в ландшафте — так просто, так серьёзно. Даже если засуха очевидна, поскольку пресные воды несут меньше воды, растения увядают, а почва становится хрупкой и растрескавшейся, само по себе высыхание — это сложный процесс, в котором пространственный контекст играет важную роль.
Профессор Дёрте Тецлафф из Института пресноводной экологии и рыболовства внутренних вод им. Лейбница (IGB) исследует взаимодействие экологических факторов, хранения воды и водных потоков в ландшафте, уделяя особое внимание региону Берлин-Бранденбург. Ниже она представляет обзор различных аспектов этой темы.
Последствия изменения климата на Северо-Германской равнине
В период с 2018 по 2022 год в этом регионе наблюдалось пять лет подряд отрицательных аномалий осадков. Это означает, что выпадало меньше дождя, чем терялось из-за испарения (с поверхности почвы или воды) или транспирации (у растений).
Исследование водного баланса
Моя исследовательская группа изучает водный баланс ландшафта в районе водосбора Демниц Мюленфлис. В этой долгосрочной экологической обсерватории с 1980 года количественно оцениваются экогидрологические процессы с высокой временной и пространственной точностью. Если раньше основное внимание уделялось загрязнению сельскохозяйственных вод, то сегодня мы сосредоточены на экогидрологии и влиянии землепользования на водную безопасность. Наши исследования опубликованы в Hydrological Processes и Journal of Hydrology.
Чувствительность водоносных горизонтов
Большинство водоносных горизонтов в регионе Берлин-Бранденбург, важных для удержания воды в ландшафте, находятся очень близко к поверхности и имеют низкую ёмкость хранения. Это отражается в возрасте этой мелкой подземной воды, который составляет не более пяти лет. Эти водоёмы особенно чувствительны к антропогенному водозабору и гидроклиматическим воздействиям.
Уровень грунтовых вод снизился в последние годы
Например, чистая подпитка грунтовых вод в засушливом 2018 году составила всего 1 миллиметр. Для сравнения, в дождливом 2010 году это значение составило 376 миллиметров. На основе данных о водном балансе показано, что запасы грунтовых вод снижались с 2007 по 2022 год в среднем примерно на 2,1 миллиметра в год. В 2018 году уровень грунтовых вод упал на 20 миллиметров.
Даже дождливый год не может компенсировать эти водные дефициты. Наша команда подсчитала, что после многих засушливых периодов в последние годы для пополнения запасов подземных вод потребуется не менее двух лет равномерно распределённых осадков на среднем уровне. Этого пока не произошло, несмотря на «влажное лето» 2024 года. Фактически весна 2025 года снова была крайне засушливой, с несколькими «отрицательными рекордами»; март, например, был самым засушливым месяцем за всю историю наблюдений.
Влияние на реки и озёра
Поскольку поверхностные воды в регионе Берлин/Бранденбург в основном питаются за счёт грунтовых вод, состояние грунтовых вод всегда влияет на состояние рек и озёр региона. В нескольких исследованиях мы показали, что водотоки в Демницер Мюленфлис пересыхают, отчасти из-за того, что они на длительное время отключаются от грунтовых вод. Кроме того, качество воды ухудшилось.
Около 40% общего притока в грунтовые воды теряется в летние месяцы. Вода, стекающая в поверхностные воды, играет здесь лишь незначительную роль. Скорее, потери воды можно объяснить высокими темпами эвапотранспирации. Около 90% общего количества осадков в регионе Берлин-Бранденбург возвращается в атмосферу через эвапотранспирацию.
Песчаная почва и её особенности
Песчаная почва обладает высокой водопроницаемостью, и обычно считается, что она может быстро поглощать большие объёмы воды. Однако песчаная почва обладает высокой гидрофобностью, то есть водоотталкивающими свойствами. Во время сильных дождей почва не может эффективно поглощать воду. Большая её часть стекает по поверхности. Увеличение содержания гумуса в сельскохозяйственных угодьях могло бы улучшить скорость инфильтрации и помочь удержать осадки в почве. Однако это невозможно реализовать в больших масштабах. Другой способ стабилизации грунтовых вод — рациональное использование земель.
Разнообразие землепользования
Район водосбора Демниц Мюленфлис характеризуется смешанным землепользованием: обширные луга, водно-болотные угодья, сельскохозяйственные угодья и лес. Эти различные виды землепользования приводят к пространственно изменчивым моделям пополнения грунтовых вод. В частности, в хвойных лесах потери на эвапотранспирацию особенно велики, что препятствует пополнению запасов. Например, скорость пополнения грунтовых вод под лесами может быть на 50% ниже, чем под другими видами землепользования.
Восстановление ранее осушённых водно-болотных угодий также имеет смысл: например, мы смогли показать, что восстановление и повторное заселение бобрами вдоль речной сети Демницер Мюленфлис привели к повышению уровня грунтовых вод с 2000 года. До 2010 года менее 5% осадков пополняли запасы грунтовых вод. Эта цифра увеличилась после восстановления водно-болотных угодий и повторного заселения бобрами, хотя доля осадков, пополняющих запасы грунтовых вод, остаётся ниже 10%.
Рекомендации
Пропорция восстановленных участков моховых болот по сравнению с сельскохозяйственными угодьями, вероятно, всё ещё слишком мала, чтобы существенно повлиять на сток воды в ландшафте. Кроме того, было восстановлено несколько небольших, а не крупных смежных участков моховых болот. Мы рекомендуем восстанавливать более крупные бывшие участки моховых болот и, прежде всего, связанные между собой участки. Это может улучшить удержание и накопление воды в сельскохозяйственных ландшафтах в долгосрочной перспективе.
Наши результаты подчёркивают важность разработки комплексных стратегий управления земельными и водными ресурсами на северо-востоке Германии, где ожидается, что изменение климата приведёт к дальнейшему сокращению осадков, повышению температур и снижению пополнения запасов грунтовых вод. Успешные подходы уже существуют, но их следует внедрять более последовательно.
Предоставлено:
Институт пресноводной экологии и рыболовства внутренних вод им. Лейбница.