Простота может быть ключом к пониманию влажности почвы

Влажность почвы — ключевой регулятор температуры и влажности, который, как ожидается, существенно изменится под влиянием климата. Однако, несмотря на важность этого параметра, попытки его моделирования включают десятки плохо определяемых параметров, и разные модели часто расходятся в прогнозах.

Тара Галлахер и Кейгин А. МакКолл предложили «радикально простой» подход, моделируя влажность почвы исключительно на основе осадков и чистого приповерхностного излучения. Их исследование опубликовано в Geophysical Research Letters.

Модель хорошо показала себя при тестировании как на данных атмосферного реанализа ERA5 пятого поколения Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды, так и на климатических данных проекта CMIP6.

Это удивительно, отмечают исследователи, поскольку простая модель исключает измерения, на которых сосредоточена значительная часть современной литературы: дефицит давления пара (разница между максимально возможным и фактическим содержанием влаги в воздухе) и уровень углекислого газа (CO₂) в атмосфере. Ожидается, что оба параметра будут расти вместе с выбросами парниковых газов.

Учёные предполагают, что их модель всё равно работает хорошо, потому что дефицит давления пара — плохой показатель атмосферной потребности в воде, а чистое приповерхностное излучение, включённое в модель, — лучший. Что касается CO₂, исследователи считают, что некоторые предыдущие работы переоценили его роль.

Простая модель предлагает потенциальные ответы на два фундаментальных вопроса о влажности почвы: (1) почему она следует W-образному продольному профилю с высокими значениями на экваторе и полюсах и низкими — между ними, и (2) почему в одних местах влажность почвы увеличивается с ростом температуры, а в других — уменьшается.

W-образный профиль может быть обусловлен сочетанием интенсивности осадков и излучения. Высокие осадки у экватора доминируют в модели и вызывают высокую влажность почвы. В средних широтах и на полюсах уровень осадков умеренный. Однако средние широты получают более интенсивное излучение, чем полюса, что приводит к сравнительно более сухим почвам в средних широтах.

Отвечая на второй вопрос, исследователи предполагают, что потепление может иметь различный эффект, поскольку оно может сопровождаться как увеличением осадков (что повышает влажность почвы), так и увеличением чистого приповерхностного излучения (что её снижает). Эти две переменные в разной степени уравновешивают друг друга в разных местах, поэтому потепление иногда повышает влажность почвы, а иногда понижает.