Атмосфера перестала быть щедрой: скрытый источник дождей меняет баланс продовольствия на планете

Часть дождей формируется испарением почвы — Nature Sustainability

Осадки кажутся простым природным явлением, но новое исследование показало, что их происхождение способно менять целые аграрные системы. Как выяснили учёные, не только количество дождей, но и то, откуда приходит влага, определяет устойчивость сельского хозяйства и риск засух. Это открывает новые возможности для управления земельными ресурсами и продовольственной безопасностью. Об этом сообщает Nature Sustainability.

Почему происхождение осадков стало ключом к пониманию засух

Исследование Калифорнийского университета в Сан-Диего предлагает необычный взгляд на природу засух. Речь идёт о том, что важно учитывать не просто суммарное количество дождей, а путь влаги до момента выпадения осадков. Учёные проследили, откуда испаряется вода: с поверхности океанов или с суши, включая почвы, озёра и леса. Когда солнечный свет нагревает эти поверхности, вода превращается в пар, переносится воздушными массами и затем выпадает дождём.

Влага океанического происхождения может преодолевать огромные расстояния, участвуя в работе муссонов, атмосферных рек и крупных штормовых систем. Влага, испарившаяся с суши, действует более локально и формирует так называемые вторичные осадки. Исследование показало: доля влаги, приходящей из тех или иных источников, способна усилить или ослабить риск засухи, а также напрямую влияет на урожайность.

"Наша работа позволяет по-новому взглянуть на риск засухи — дело не только в том, сколько осадков выпадает, но и в том, откуда они приходят", — говорит Янь Цзян, ведущий автор исследования и научный сотрудник Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Учёные подчеркивают, что понимание происхождения осадков помогает заранее оценивать угрозы для сельского хозяйства. Зная, зависит ли регион от океанической или континентальной влаги, можно точнее прогнозировать периоды дефицита воды и планировать стратегию землепользования.

Новый способ оценки риска засухи

Используя данные почти двадцатилетних спутниковых наблюдений, специалисты определили долю осадков, возникающих благодаря испарению с поверхности суши. Анализ показал: если более трети дождей в регионе формируется за счёт локального испарения, риск засухы резко возрастает. Это связано с тем, что океанические системы обычно приносят больше влаги, а континентальные — более нерегулярные и слабые осадки. В условиях сельского хозяйства это критично: нехватка дождей в ключевые фазы роста растений может привести к потерям урожая.

"Для фермеров в регионах, где влажность почвы зависит от осадков, например на Среднем Западе или в Восточной Африке, доступность воды становится решающим фактором для успешного выращивания сельскохозяйственных культур", — объясняет Цзян.

Учёные подчёркивают, что снижение влажности почв или вырубка лесов мгновенно влияет на то, насколько стабильно формируются дожди. Это создаёт каскадные последствия, которые затрагивают целые регионы и рынки.

Две мировые горячие точки

Исследование выявило два региона, особенно чувствительных к изменению местных источников влаги: Средний Запад США и Восточную Африку. Оба региона зависят от сельского хозяйства, но причины уязвимости различны.

На Среднем Западе США ситуация развивается по спирали: почва постепенно высыхает, что уменьшает объём испарения, а значит, снижает количество дождей, формируя самоподдерживающийся цикл дефицита влаги. В условиях, когда регион обеспечивает значительную часть мирового экспорта зерна, такие изменения могут влиять на продовольственную безопасность за пределами страны.

"Наши результаты показывают, что высокая зависимость Среднего Запада от влаги, поступающей из почвы и растительности, может усиливать засухи из-за того, что мы называем обратной связью с осадками", — говорит Цзян.

В Восточной Африке уязвимость связана прежде всего с быстрым расширением сельскохозяйственных земель. Вырубка тропических лесов разрушает природный механизм испарения и транспирации, уменьшая количество влаги, которая могла бы возвращаться в виде дождей.

"Фермеры вырубают леса, чтобы выращивать больше культур, но эти леса способствуют выпадению осадков, от которых зависит урожай", — сказал Цзян.

При этом исследователи отмечают, что у региона всё ещё есть потенциал для восстановления. Возврат к бережному управлению ресурсами может стабилизировать климатические процессы и поддержать устойчивое сельское хозяйство.

Роль лесов как естественных генераторов влаги

Один из важных выводов исследования — критическая роль лесов в поддержании климата. Деревья выделяют влагу в атмосферу, а этот процесс помогает формировать облака и локальные дожди. Это делает леса прямыми союзниками сельского хозяйства.

"Нагорные леса подобны природным природоохранным организациям", — сказал Цзян.

Поэтому сохранение природных экосистем — это не только вопрос биоразнообразия, но и часть стратегии по борьбе с засухой.

Сравнение подходов к управлению ресурсами в разных климатических регионах

Стратегии предотвращения засухи всегда зависят от того, какую роль в климате региона играет суша и какая доля осадков формируется над океаном. В регионах, зависящих от локального испарения, усилия следует направлять на поддержание влажности почв, сохранение лесов и разумное расширение сельхозугодий. В районах, находящихся под влиянием океанических систем, важнее прогнозировать сезонные погодные циклы и вовремя адаптировать посевы.

Поэтому новое исследование позволяет сравнить разные подходы и выбрать те, что дают максимальный эффект при минимальных затратах. Такой анализ помогает аграриям учитывать особенности климата при планировании работы.

Плюсы и минусы использования данных о происхождении осадков

Понимание источника влаги открывает возможности для нового уровня климатического планирования. Вместе с тем этот подход имеет свои сильные и слабые стороны.

Преимущества включают:

более точное прогнозирование засух и засушливых периодов;
возможность комплексно планировать использование земель;
повышение эффективности ирригационных систем;
рациональное распределение водных ресурсов между сельхозугодиями.

Есть и ограничения:

прогнозы требуют высокоточных спутниковых данных;
некоторые регионы имеют переменчивые циклы влагооборота;
влияние человеческой деятельности, такое как вырубка лесов, может менять климат слишком быстро.

Стратегический подход с учётом этих факторов помогает избежать ошибок и сделать систему землепользования более устойчивой.

Советы по рациональному управлению земельными ресурсами

Для регионов, уязвимых к засухам, учёные предлагают несколько практических решений, которые могут стать частью долгосрочной климатической стратегии.

Восстановление и сохранение лесов. Это помогает возвращать влагу в атмосферу и обеспечивать образование локальных осадков.
Контроль влажности почв. Использование современных инструментов мониторинга помогает избегать критических периодов пересыхания.
Разумное расширение сельскохозяйственных угодий. Вырубка лесов должна компенсироваться мерами по восстановлению растительности.
Инвестиции в ирригационную инфраструктуру. Это особенно важно для регионов, где вероятность засух выше среднего.
Гибкое планирование сроков посева. Учитывая происхождение осадков, фермеры могут выбирать оптимальные периоды для начала работ.

Эти шаги позволяют повысить устойчивость сельского хозяйства даже в условиях изменения климата.