Прогнозирование динамики речного стока с использованием стабильных изотопов для улучшения здоровья экосистем

Международная научная группа добилась значительного прогресса в понимании динамики речного стока. В исследовании используются методы изотопной гидрологии, такие как измерение стабильных изотопов в молекулах воды, для выяснения вклада различных источников воды в речной сток, что дает важную информацию для управления экосистемами и оценки гидрологических рисков.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Water, является результатом сотрудничества ученых из немецкого Института зоологии и дикой природы им. Лейбница (Leibniz-IZW) с Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ), Федеральным институтом гидрологии Германии и Университетом Стелленбош в Южной Африке.

Команда проанализировала стабильные изотопы кислорода и водорода в молекулах воды из 136 постоянных рек и 45 крупных водосборных бассейнов по всему миру. Доктор Давид Сото, ученый и специалист по изотопам из Leibniz-IZW, участвовал в моделировании данных об изотопном составе осадков и их валидации для расчета индикатора динамического удержания воды, который необходим для описания динамики речного стока. Удержание воды описывает задержку, накопление и распределение осадков.

Высокое динамическое удержание воды указывает на медленное движение воды через водосборные бассейны, что предполагает более медленную реакцию на гидроклиматические события. И наоборот, низкое удержание означает быстрое движение воды и гораздо более быстрый ответ на такие события. Команда определила ключевые факторы, влияющие на динамическое удержание воды, включая изменения в землепользовании (такие как посевные и лесные площади) и климатические изменения (такие как температура воздуха и осадки). Эти факторы существенно влияют на то, как вода движется через речные бассейны, затрагивая «возраст» воды в реках и их общую динамику.

«Используя модели для прогнозирования данных об изотопном составе осадков, мы смогли точно рассчитать индикатор динамического удержания воды — важный инструмент для понимания динамики речного стока, — говорит Сото. — Наша валидация этих моделей гарантирует их надежность, предоставляя ценные сведения о том, как изменение климата и модели землепользования влияют на речные системы. Мониторинг стабильных изотопов в природных водных системах жизненно важен для прогнозирования и смягчения гидрологических рисков с целью улучшения управления нашими природными ресурсами».

Водосборные бассейны с низким динамическим удержанием воды более подвержены гидрологическим экстремальным явлениям, таким как засухи и наводнения. Следовательно, динамическое удержание воды служит важным индикатором для оценки гидрологических рисков, помогая прогнозировать и смягчать последствия изменений климата и землепользования для речных систем.