Новое исследование Университета Калифорнии в Сан-Диего выявило скрытый фактор уязвимости сельскохозяйственных культур во всём мире: происхождение самих осадков.
Статья «Происхождение воды для сельскохозяйственных культур и уязвимость гидрологического режима мировых пахотных земель» опубликована в журнале Nature Sustainability.
Исследование отслеживает источники атмосферной влаги — испарилась ли она с океана или с поверхности суши, такой как почва, озёра и леса. Когда солнце нагревает эти поверхности, вода превращается в пар, поднимается в атмосферу и позже снова выпадает в виде дождя.
Влажность, поступающая из океана, преодолевает большие расстояния благодаря глобальным ветрам, часто через крупномасштабные погодные системы, такие как атмосферные реки, муссоны и тропические штормы.
Напротив, влага, поступающая с суши, часто называемая повторно используемыми осадками, исходит от воды, которая испаряется из близлежащих почв и растительности, питая местные штормы.
Исследование показывает, что баланс между океаническими и наземными источниками сильно влияет на риск засухи и продуктивность сельскохозяйственных культур в регионе.
«Наша работа переосмысливает риск засухи — дело не только в том, сколько идёт дождь, но и в том, откуда он берётся», — сказал Ян Цзян, ведущий автор исследования и постдокторант Университета Калифорнии в Сан-Диего.
«Понимание происхождения осадков и того, поступает ли они из океана или с суши, даёт политикам и фермерам новый инструмент для прогнозирования и смягчения последствий засухи до её наступления».
Используя почти два десятилетия спутниковых данных, Цзян и соавтор Дженнифер Берни из Стэнфордского университета измерили, какая часть осадков в мире поступает за счёт испарения с суши.
Они обнаружили, что когда более чем примерно треть осадков поступает с суши, сельскохозяйственные угодья значительно более уязвимы к засухе, потере почвенной влаги и снижению урожайности. Это связано с тем, что системы, питаемые за счёт океана, обычно приносят более сильные осадки, в то время как системы, питаемые за счёт суши, обычно приносят менее надёжные дожди, увеличивая вероятность дефицита воды на критических этапах роста сельскохозяйственных культур.
Горячие точки уязвимости
Исследование выделяет две поразительные горячие точки уязвимости: американский Средний Запад и тропическая Восточная Африка.
На Среднем Западе Цзян отмечает, что в последние годы засухи стали более частыми и интенсивными — даже в одном из самых продуктивных и технологически продвинутых сельскохозяйственных регионов мира.
«Наши выводы показывают, что высокая зависимость Среднего Запада от влаги, поступающей с суши, из окружающей почвы и растительности, может усиливать засухи через то, что мы называем «петлями обратной связи с осадками», — сказал Цзян. «Когда земля высыхает, это снижает испарение, что, в свою очередь, снижает количество осадков в будущем — создавая самоусиливающийся цикл засухи».
В Восточной Африке ситуация более сложная, но всё ещё обратимая. Быстрое расширение сельскохозяйственных угодий и потеря окружающих тропических лесов угрожают подорвать сами источники влаги, которые поддерживают дожди в регионе.
«Это создаёт опасный конфликт, — говорит Цзян. — Фермеры вырубают леса, чтобы выращивать больше сельскохозяйственных культур, но эти леса помогают генерировать осадки, от которых зависят культуры. Если этот источник влаги исчезнет, местная продовольственная безопасность окажется под ещё большим риском».
Однако Цзян видит не только риски, но и возможности: «Восточная Африка находится на переднем крае перемен, но у нас ещё есть время действовать. Более разумное управление земельными ресурсами — например, сохранение лесов и восстановление растительности — может защитить осадки и поддержать рост сельского хозяйства».
Исследование подчёркивает, что леса и естественные экосистемы являются важными союзниками в сельском хозяйстве. Леса выделяют огромное количество водяного пара в атмосферу за счёт испарения и транспирации (когда растения производят влагу), эффективно засевая облака, которые приносят дождь на близлежащие сельскохозяйственные угодья.
«Нагорные леса подобны естественным производителям дождя, — сказал Цзян. — Защита этих экосистем — это не только сохранение биоразнообразия, но и поддержание сельского хозяйства».
Исследование Цзяна предоставляет новую научную основу, связывающую управление земельными ресурсами, характер осадков и планирование сельскохозяйственных работ — отношения, которые могут стать центральными в будущих стратегиях повышения устойчивости к засухе.
Новая методика спутникового картографирования, разработанная в исследовании, может помочь правительствам и фермерам определить, куда инвестировать в ирригационную инфраструктуру, хранение почвенной воды и сохранение лесов для поддержания надёжных осадков.
Другие новости по теме
- Почти каждый день: в Японии борются с ростом числа нападений медведей
- Кольца «дерева» моря: как условия окружающей среды влияют на сообщества микроводорослей и кораллов
- Севооборот повышает урожайность, улучшает питание и увеличивает доходы фермеров на шести континентах, показывает исследование
- Птица или дроид? Скворцы повторяют звуковые сигналы R2-D2
- Открытие генетического механизма, вызывающего раннее прорастание ячменя
- Геномы шерстистых ленивцев показывают различное влияние утраты среды обитания и инбридинга
- Первое в истории открытие представителей рода Lepidosira в Китае: обнаружены четыре новых вида
- Долина Смерти: растение даёт план создания жароустойчивых сельскохозяйственных культур
- Эволюция слюны человека берёт начало у приматов
- Обнаружена ископаемая раковина детёныша морской улитки внутри раковины матери
Другие новости на сайте
- Расширение возможностей уличных торговцев в Индонезии через программу финансовой грамотности, интегрированную с принципами устойчивого развития
- Мы изучили 217 тропических циклонов по всему миру, чтобы узнать, как люди умирают во время них. Результаты могут вас удивить.
- Вмешательство в климат может снизить содержание белка в основных сельскохозяйственных культурах мира
- Откройте для себя звук и экономию с предложениями Bose, ограниченными по времени, на наушники и колонки!
- Цитаты субботы: беспрецедентная вспышка чёрной дыры; сила воспоминаний; насекомые в меню
- 4 распространённых мифа о сне, развенчанных наукой
- Влияние спинов на кристаллическую структуру твёрдого кислорода при экстремальных магнитных полях, обнаружено в исследовании
- Prior Labs выпускает TabPFN-2.5: новейшую версию модели TabPFN, которая обеспечивает масштабируемость и скорость для табличных фундаментных моделей
- Почти каждый день: в Японии борются с ростом числа нападений медведей
- Создание продвинутого многостраничного веб-приложения с использованием Reflex