Как осадки зависят от влажности почвы
Летом дожди чаще всего идут, когда почва содержит много влаги. Однако осадки с наибольшей вероятностью выпадают в тех регионах, где почва относительно сухая. К такому выводу пришли исследователи из ETH Zurich, проанализировав мировые данные. Их исследование способствует лучшему пониманию влажности почвы — малоизученного климатического фактора.
Содержание воды в почве сильно влияет на региональный климат, но многие связи остаются неясными. Учёные из Института атмосферных и климатических наук ETH Zurich вместе с коллегами из Бельгии и Нидерландов изучили, когда и где летом чаще всего идут дожди во второй половине дня. Они хотели выяснить, выпадает ли больше осадков в дни с сухой или влажной почвой. Противоречивые выводы других учёных стали причиной их исследования: одни наблюдали послеполуденные осадки именно в дни с высокой влажностью почвы, а другие, казалось, пришли к противоположному выводу — дождь шёл в местах, где почва была наиболее сухой по сравнению с окружающими территориями.
Новое исследование вносит ясность. «В среднем, больше всего дождей выпадает в дни с высокой влажностью почвы, — объясняет первый автор Бенуа Гийо. — Однако большая часть осадков выпадает над наиболее сухими субрегионами». Явление можно объяснить так: в течение дня солнце нагревает поверхность земли, вызывая испарение воды из озёр, рек, океанов и почвы. Этот водяной пар поднимается в течение дня, встречает более холодные слои воздуха, конденсируется, и начинается дождь. Влажность почвы играет решающую роль, особенно в районах, удалённых от побережья: чем больше влаги в почве, тем больше воды может испариться, что увеличивает вероятность осадков.
Но где именно идёт дождь? В пределах влажной области самые тёплые воздушные массы формируются над участками с более низкой влажностью почвы, что позволяет водяному пару подниматься выше и быстрее встречать холодные слои воздуха. В результате осадки чаще всего выпадают именно в этих местах.
Для такого вывода учёным пришлось обработать множество данных. Несмотря на важность влажности почвы как климатического фактора, глобальной информации не хватает. Для исследования пришлось использовать спутниковые данные о влажности поверхности почвы на глубине 2–3 см. Чтобы оценить влажность до глубины в один метр, также использовалась информация об осадках, радиации и температуре.
«Мы наложили сетку на поверхность Земли и с помощью алгоритма выявили более 100 000 отдельных дождевых событий между 2002 и 2011 годами, а затем проанализировали влажность почвы перед этими событиями», — объясняет Гийо. Предыдущие исследования ограничивались либо пространственным, либо временным аспектом. «Наше исследование впервые показало общую временную и пространственную корреляцию между влажностью почвы и осадками».
Тем не менее, автор предостерегает от поспешных выводов: «Вопрос о том, когда именно выпадают осадки, ещё не до конца ясен из-за сложности процесса». Более мощные компьютеры, детальное моделирование и эксперименты должны в будущем дать дальнейшие ответы о степени влияния влажности почвы и атмосферных процессов на дождевые явления. Эти ответы могут помочь лучше понять другие климатические процессы и сделать выводы, например, о взаимодействии влажности почвы и роста растений. Такая информация может лечь в основу исследований о последствиях крупномасштабных ирригационных систем в сельском хозяйстве.