Новое исследование в области климата предупреждает: человеческая деятельность может усиливать засуху интенсивнее и непосредственнее, чем считалось ранее.
Юго-западные Соединённые Штаты уже два десятилетия находятся в исторической мегазасухе, особенно это касается их водохранилищ, включая озёра Мид и Пауэлл, которые достигли рекордно низкого уровня. Из-за этого возникают юридические споры о правах на использование воды из реки Колорадо.
Эта засуха связана с Тихоокеанской декадной осцилляцией (ПДО) — климатическим явлением, которое переходит между влажными и засушливыми фазами каждые несколько десятилетий. С начала 2000-х годов регион переживает засушливый период невиданных масштабов.
ПДО считалась естественным явлением, управляемым непредсказуемыми природными колебаниями океана и атмосферы. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Nature, предполагает, что это больше не так.
Работая с сотнями моделей климатических симуляций, группа учёных, специализирующихся на атмосфере, Земле и океане, обнаружила, что на ПДО теперь сильно влияют человеческие факторы, начиная с 1950-х годов. Она должна была перейти к более влажной фазе, но вместо этого застряла в засушливой.
Результаты исследования показывают, что засуха может стать новой нормой для региона, если не остановить вызванное человеком потепление.
Учёные десятилетиями использовали основной физический принцип для прогнозирования тенденций осадков: более тёплый воздух содержит больше влаги. В мире потепления это означает, что влажные районы, вероятно, станут ещё более влажными, в то время как сухие регионы станут ещё более сухими. В сухих районах по мере повышения температуры из почвы вытягивается больше влаги, которая затем уносится из этих засушливых регионов, усиливая засуху.
Хотя большинство климатических моделей моделируют эту общую закономерность, они часто недооценивают её масштабы, особенно над сушей.
Тем не менее страны уже испытывают засуху, и она становится одним из наиболее непосредственных и серьёзных последствий изменения климата. Понимание того, что нас ждёт, важно, чтобы знать, как долго будут длиться эти засухи, и потому что сильные засухи могут иметь серьёзные последствия для экосистем, экономики и глобальной продовольственной безопасности.
Моделирование осадков — одна из самых сложных задач в климатологии. Оно зависит от сложного взаимодействия между крупномасштабными ветровыми потоками и мелкомасштабными процессами, такими как образование облаков.
До недавнего времени климатические модели не давали чёткой картины того, как могут измениться модели осадков в ближайшем будущем, поскольку выбросы парниковых газов от транспортных средств, электростанций и промышленности продолжают нагревать планету. Модели могут резко расходиться в том, где, когда и как изменится количество осадков.
Используемые нами методы помогают прояснить эту картину для Северной Америки и в тропиках.
Мы изучили характер изменений фаз ПДО за последнее столетие, используя исключительно большой ансамбль климатических симуляций. Огромное количество симуляций, более 500, позволило нам выделить человеческое влияние. Это показало, что сдвиги в ПДО были вызваны взаимодействием усиливающегося потепления из-за выбросов парниковых газов и охлаждения из-за частиц-аэрозолей, блокирующих солнечный свет, которые связаны с промышленным загрязнением.
С 1950-х по 1980-е годы мы обнаружили, что увеличение выбросов аэрозолей в результате быстрой индустриализации после Второй мировой войны привело к положительной тенденции в ПДО, сделав юго-запад более дождливым и менее засушливым.
После 1980-х годов мы обнаружили, что сочетание резкого роста выбросов парниковых газов из промышленности, электростанций и транспортных средств и сокращения выбросов аэрозолей по мере того, как страны очищали свой воздух от загрязнения, сдвинуло ПДО в отрицательную сторону, создав тенденцию к засухе, которая продолжается и сегодня.
Это открытие представляет собой сдвиг парадигмы в нашем научном понимании ПДО и предупреждение о будущем. Текущая отрицательная фаза больше не может рассматриваться как просто бросок климатических костей — она была загружена людьми.
Наше заключение о том, что глобальное потепление может привести ПДО к её отрицательной, вызывающей засуху фазе, также подтверждается геологическими записями о прошлых мегазасухах. Около 6000 лет назад, в период высоких температур, появились доказательства возникновения аналогичного температурного режима в северной части Тихого океана и широко распространённой засухи на юго-западе.
Прошлое также даёт подсказки о будущих изменениях количества осадков в тропиках и риске засух в таких местах, как Амазонка.
Один особенно поучительный пример относится примерно к 17 000 лет назад. Геологические данные показывают, что был период широкомасштабных изменений количества осадков в тропиках, совпадающий с серьёзным замедлением океанских течений в Атлантике.
Эти океанские течения, которые играют решающую роль в регулировании глобального климата, тогда естественным образом ослабли или частично разрушились и, как ожидается, будут замедляться ещё больше в этом веке при нынешних темпах глобального потепления.
Недавнее исследование того периода, в котором использовались компьютерные модели для анализа геологических свидетельств климатической истории Земли, обнаружило гораздо более сильное высыхание в бассейне Амазонки, чем считалось ранее. Оно также показывает аналогичные закономерности аридификации в Центральной Америке, Западной Африке и Индонезии.
Результаты показывают, что количество осадков может снова резко сократиться. Даже незначительное замедление одного из основных атлантических океанских течений может привести к высыханию тропических лесов, поставить под угрозу уязвимые экосистемы и нарушить жизнь в тропиках.
Засуха становится всё более серьёзной проблемой, всё больше подстёгиваемой человеческим влиянием. Чтобы противостоять ей, потребуется переосмысление управления водными ресурсами, сельскохозяйственной политики и стратегий адаптации. Для этого необходимо прогнозировать засуху с гораздо большей уверенностью.
Климатические исследования показывают, что более точные прогнозы возможны за счёт использования компьютерных моделей новыми способами и тщательной проверки их производительности на основе данных о прошлых климатических сдвигах. Картина, которая вырисовывается, отрезвляет, выявляя гораздо более высокий риск засухи во всём мире.