Обмен водой и теплом между Землёй и атмосферой определяет климатические зоны и экосистемы, которые, в свою очередь, влияют на основные виды деятельности человека.
Модели земной поверхности — эффективный инструмент для имитации этих систем. Однако они могут не учитывать некоторые ключевые физические правила, управляющие процессами на суше. Исследовательская группа из Японии разработала новую стратегию интеграции динамики воды на склонах с распределением различных типов растительности в мелких масштабах по всей Африке.
Исследование, под названием «Учёт неоднородности земного покрова вдоль склонов улучшает моделирование водного и энергетического балансов суши», опубликовано в журнале Water Resources Research.
Результаты показывают, что моделирование стало значительно более точным в прогнозировании. Это включает в себя оценку разделения осадков на почвенную влагу и испарение, а также высвобождение воды из растений и сток.
Шупинг Ли, ведущий автор исследования, отметил: «Эмпирические данные говорят нам, что при выпадении дождя последующее движение воды в виде стока, испарения и транспирации сильно зависит от местного рельефа и растительности. Однако предыдущие модели земной поверхности редко учитывают эти факторы».
Точная симуляция необходима для понимания и прогнозирования влияния глобальных изменений на экосистемы и человеческое общество.
Команда разработала новую схему, которая связывает потенциальное движение воды с моделями распределения растительности, и внедрила её в модель земной поверхности для представления реалистичной динамики воды и неоднородности растительности вдоль склонов. В рамках этого модель разделила земную поверхность на структуры с разной высотой для имитации водного потока на разных участках склонов.
Было проведено четыре экспериментальных настройки, каждая с различным расположением склона и растительности, которые использовали стандартизированные структуры моделей земной поверхности. Моделирование применялось в четырёх пустынных и лесных экосистемах по всему африканскому континенту в течение 10-летнего периода.
Старший автор Дай Ямадзаки пояснил: «Применяя обновлённую модель, мы обнаружили, что на моделируемый сток, эвапотранспирацию и почвенную влагу существенно влияла комбинация динамики воды от склона к долине и растительности на склонах, хотя это варьировалось в зависимости от типа экосистемы».
Команда сообщила о явных различиях в водных и энергетических балансах, используя новые модели, которые, как предполагается, значительно превосходят предыдущие модели. Есть надежда, что это развитие поможет в разработке политики устойчивого управления земельными и водными ресурсами.
Предоставлено Университетом Токио.