Новый механизм обратной связи усиливает засуху и аридность

Исследование Колумбийской школы инженерных и прикладных наук показывает, что в грядущем столетии мир столкнется с более частыми и экстремальными засухами и аридностью, усугубляемыми как изменением климата, так и процессами взаимодействия суши и атмосферы. Ученые продемонстрировали, что совместное возникновение почвенной засухи и атмосферной аридности в значительной степени обусловлено серией процессов и петель обратной связи в системе "суша-атмосфера". Они также выяснили, что эти обратные связи будут дополнительно усиливать совместные экстремальные условия в более теплом климате. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Почвенная засуха (экстремально низкая влажность почвы) и атмосферная аридность (экстремально высокий дефицит давления пара, сочетающий высокую температуру и низкую влажность воздуха) — два основных стресс-фактора, вызывающих массовую гибель растительности и снижение поглощения углерода наземными экосистемами. Их совместное возникновение особенно разрушительно.

Исследователи объединили данные реанализа и модельные эксперименты, чтобы выявить ключевые процессы системы "суша-атмосфера", ведущие к совместным экстремальным условиям. Для изоляции влияния обратных связей они использовали модельные эксперименты GLACE-CMIP5 (Глобальный эксперимент по связи суши и атмосферы — проект сравнения сопряженных моделей), проведенные учеными из Института атмосферных и климатических наук ETH Zurich.

Команда обнаружила, что обратная связь почвенной засухи с атмосферой в значительной степени ответственна за увеличение частоты и интенсивности атмосферной аридности. Кроме того, обратная связь влажности почвы с осадками способствует более частым экстремальным условиям с низкими осадками и влажностью почвы в большинстве регионов. Эти петли обратной связи приводят к высокой вероятности совместного возникновения почвенной засухи и экстремальной аридности. Модельные симуляции CMIP5 показывают, что обратные связи в системе "суша-атмосфера" будут и далее увеличивать частоту и интенсивность совместных экстремальных событий в XXI веке.

"Крайне важно, чтобы мы лучше оценивали и совершенствовали представление этих процессов в наших климатических моделях", — отмечает Пьер Жантин, соавтор исследования. Надежное моделирование изменчивости влажности почвы и связанных с ней обратных связей необходимо для точного прогнозирования частоты, продолжительности и интенсивности составных событий засухи и аридности в условиях потепления, что в конечном итоге поможет смягчить связанные с ними риски.