Температура океана может защищать Землю от глобальной засухи

Температура океана может защищать Землю от глобальной засухи

Ученые из Индийского технологического института Гандинагара (IITGN) в сотрудничестве с международными коллегами обнаружили, что температурные режимы океана играют ключевую роль в ограничении масштабов распространения засух по всему миру. Их выводы, опубликованные в журнале Communications Earth & Environment, основаны на анализе климатических данных за период с 1901 по 2020 год. Исследование показывает, что синхронизированные засухи обычно затрагивают лишь от 1,8% до 6,5% суши Земли одновременно. Это значительно ниже более ранних предположений о том, что до одной шестой части планеты может одновременно испытывать засуху.

Исследовательская группа изучила, как начинаются засухи в разных частях света и происходят ли они примерно в одно и то же время. Исследование возглавил доктор Удит Бхатия из IITGN, при участии исследователей из IITGN и Центра экологических исследований Гельмгольца — UFZ в Лейпциге, Германия.

«Мы рассматривали начала засух как события в глобальной сети. Если два отдаленных региона вступали в засуху в течение короткого промежутка времени, они считались синхронизированными», — объяснил доктор Бхатия, ведущий автор и главный исследователь Лаборатории машинного интеллекта и устойчивости, а также Центра искусственного интеллекта, устойчивости и управления (ARC) в IITGN.

Глобальные «очаги засухи» и риски для урожая

Составив карту тысяч таких связей между засухами, исследователи выявили несколько регионов, которые часто выступают в качестве основных центров засушливой активности. Эти так называемые «очаги засухи» включают Австралию, Южную Америку, южную Африку и части Северной Америки.

Команда также сравнила климатические модели с историческими сельскохозяйственными данными, чтобы понять, как условия умеренной засухи влияют на производство продуктов питания. Они проанализировали урожайность пшеницы, риса, кукурузы и сои в нескольких регионах.

«Во многих основных сельскохозяйственных регионах, когда наступает умеренная засуха, вероятность неурожая резко возрастает — часто выше 25%, а в некоторых районах — выше 40-50% для таких культур, как кукуруза и соя», — сообщил Хемант Пуния, специалист по искусственному интеллекту в IITGN, получивший степень бакалавра и магистра в области гражданского строительства в институте.

Хотя такие риски могли бы стать серьезными, если бы засуха затронула многие сельскохозяйственные регионы одновременно, исследователи обнаружили, что естественные климатические процессы помогают предотвратить этот сценарий. Изменения температуры поверхности моря, особенно в Тихом океане, ограничивают распространение засушливых условий по континентам.

Эль-Ниньо и Ла-Нинья формируют глобальные модели засухи

Одним из самых сильных факторов, влияющих на эти меняющиеся модели, является Эль-Ниньо — Южное колебание (ENSO), естественный цикл потепления и охлаждения в Тихом океане, который влияет на количество осадков по всему миру.

В фазы Эль-Ниньо Австралия часто становится основным очагом засухи, в то время как другие регионы реагируют по-разному. Когда развиваются условия Ла-Нинья, модели засухи снова меняются и имеют тенденцию распространяться на более широкий круг территорий.

«Эти колебания, вызванные океаном, создают мозаику региональных реакций, ограничивая возникновение единой глобальной засухи, охватывающей многие континенты одновременно», — объяснил соавтор исследования Дэншир Мансур Тантари, бывший магистрант IITGN, который сейчас учится в докторантуре Северо-Восточного университета (США).

Осадки и рост температур влияют на интенсивность засухи

Исследователи также изучили, как осадки и температура вместе влияют на интенсивность засухи. Их анализ показывает, что изменения количества осадков составляют около двух третей долгосрочных сдвигов в степени суровости засух за последние десятилетия. Оставшаяся треть связана с увеличением испаряемости, вызванным повышением температуры.

«Осадки остаются доминирующим фактором в глобальном масштабе, особенно в таких регионах, как Австралия и Южная Америка, но влияние температуры явно растет в нескольких среднеширотных регионах, таких как Европа и Азия», — заявил доктор Рохини Кумар, автор-корреспондент и старший научный сотрудник Центра экологических исследований Гельмгольца, чья работа сосредоточена на взаимодействии водных, земельных и климатических систем.

Ранние предупреждающие сигналы для глобальной продовольственной безопасности

Полученные результаты демонстрируют, как крупномасштабный анализ климатических моделей, основанный на данных, может помочь защитить глобальные поставки продовольствия. Изучая засуху как часть взаимосвязанной планетарной системы, а не как изолированные погодные явления, ученые могут выявить потенциальные регионы для раннего предупреждения до того, как локальные засухи перерастут в более широкие кризисы.

Профессор Вимал Мишра, ведущий эксперт по водным ресурсам и климату в IITGN и лауреат премии Шанти Сварупа Бхатнагара, высшей индийской многопрофильной научной награды, подчеркнул более широкие последствия.

«Эти выводы подчеркивают важность международной торговли, хранения запасов и гибкой политики. Поскольку засухи не поражают все регионы одновременно, разумное планирование может использовать это природное разнообразие для буферизации глобальных поставок продовольствия».

Использование климатических данных для снижения будущих рисков

Доктор Бхатия отметил, что исследование подчеркивает, как понимание климатических систем может служить ориентиром для принятия более эффективных политических решений в условиях потепления мира.

«Наше исследование показывает, что мы не беспомощны перед лицом потепления планеты», — сказал доктор Бхатия. — «Понимая тонкий баланс между океаном, осадками и температурой, политики могут сосредоточить свои ресурсы на конкретных очагах засухи и создать механизмы для стабилизации мирового рынка до того, как неурожай в одном регионе вызовет скачок цен в другом».

Авторы выразили благодарность за поддержку гранту Сети сетей Anusandhan National Research Foundation (SERB), Projekt DEAL и Центру передового опыта в области искусственного интеллекта (AICoE) в устойчивых городах.

По материалам www.sciencedaily.com (Источник: Индийский технологический институт Гандинагара)