Индекс аридности — это ценный инструмент, используемый для оценки сухости (или влажности) местности на основе осадков и испарения в этом районе. Он полезен для прогнозирования тяжести засух, изучения изменений доступности воды из-за изменения климата и определения распределения водных ресурсов при планировании.
Традиционное определение индекса аридности
Хотя определение индекса аридности менялось с годами, обычно он рассчитывается как отношение осадков (P) в районе к потенциальной эвапотранспирации (PET). Это даёт значение, которое показывает, соответствует ли предложение воды спросу: более низкие значения (<1) указывают на то, что место более засушливое, а более высокие — на то, что оно более влажное. Хотя этот показатель аридности полезен для понимания воздействия климата на экосистемы, сельское хозяйство и общество, он не даёт полной картины доступности воды.
Проблема с текущим определением
Некоторые низменные районы, такие как дельта Окаванго в Ботсване, по-видимому, получают больше воды, чем это обусловлено только осадками. Такие районы способны поддерживать больше растений и животных, чем можно было бы ожидать при нынешнем определении индекса аридности.
Решение проблемы
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature, гидрологи Гонзоло Мигес-Мачо и Ин Фан, возможно, нашли решение этой проблемы — боковой сток воды. Текущая модель учитывает только осадки — вертикальный сток воды, — что хорошо работает для высокогорных районов, но оказывается, что некоторые низменные районы на самом деле получают значительное количество воды за счёт речного и подземного стока, что объясняет, почему эти районы менее засушливы, чем должны быть.
«Поскольку вода также течёт по земле — с холмов в долины и с гор на равнины, через речную сеть над землёй и систему подземных вод под землёй, — водный баланс, учитывающий только климат, не полностью отражает доступность воды в принимающих низменностях», — пишут авторы исследования.
Новое определение индекса аридности
Мигес-Мачо и Фан предлагают новое определение индекса аридности, которое они предпочитают называть «глобальным индексом влажности», поскольку расчёт лучше отражает влажность, чем аридность. Их новое определение учитывает боковой сток рек и подземных вод, который они определяют как переменную под названием Q-lat.
В их расчёте глобальный индекс влажности определяется как GHI_topo = (P + Qlat) / PET. Если в районе нет бокового стока воды, Q-lat равен нулю и даёт значение аридности (или влажности) из предыдущего определения.
Исследователи протестировали своё определение глобального индекса влажности в серии симуляций. Симуляции, в которых сравнивались оба глобальных индекса влажности, использовали данные климатического анализа и спутниковые данные о растительности каждый час в течение периода, охватывающего 15 лет (2003–2018), чтобы определить, какой из них обеспечивает более точные модели.
Они обнаружили, что их обновлённый глобальный индекс влажности больше соответствует реальным данным. Они объясняют: «Мы обнаружили, что GHI_topo сильно отражает топографию суши, со значениями, идентичными значениям традиционного GHI в возвышенностях, где единственным источником воды являются осадки, но со значительно более высокими значениями в низменностях, которые также получают боковой сток».
Они также обнаружили, что в районах, где предложение воды соответствует или превышает спрос, при GHI_topo ≥ 1 на 33% больше в глобальном масштабе, чем с традиционным индексом, но даже больше в более сухом, летнем средиземноморском климате — на 205%.
Как оказалось, около 16% земельных участков получают более 250 мм воды из боковых источников, а 11% земельных участков получают более 500 мм воды из боковых источников — значительное изменение по сравнению с учётом только осадков.
Эта модель всё ещё не учитывает деятельность человека, влияющую на доступность воды, такую как ирригация, плотины или водозаборы, и имеет некоторые ограничения, когда дело доходит до разрешения особенностей рельефа, но она, по-видимому, даёт более реалистичное представление о водном потоке и доступности. Исследователи планируют и дальше использовать модель.
Они говорят: «Далее мы планируем изучить полезность GHI_topo для объяснения глобальной динамики растительности и того, как гидрологические субсидии могут формировать реакцию экосистем на будущие глобальные изменения окружающей среды».
© 2025 Science X Network
More from Earth Sciences