Круговорот воды на Земле резко меняется, причем гораздо быстрее, чем предполагалось ранее

Пресная вода циркулирует из океана в воздух, из облаков в реки и обратно в океаны. Это постоянное перемещение может создать у нас иллюзию уверенности. Пресная вода всегда будет идти из крана. Не так ли?

К сожалению, это не гарантировано. Изменение климата приводит к изменению круговорота воды на суше: более сухие районы становятся еще более сухими, а влажные - еще более влажными.

Наше исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature, показало, что круговорот воды меняется быстрее, чем мы думали, судя по изменениям в океанах.

Этот тревожный вывод подчеркивает все более насущную необходимость прекратить выбросы газов, нагревающих атмосферу, прежде чем водный цикл изменится до неузнаваемости.

Если это звучит серьезно, то так оно и есть. Наша способность использовать пресную воду делает возможным существование современного общества.

Круговорот воды уже изменился

По мере потепления на Земле круговорот воды начал интенсифицироваться по схеме "влажный - все более влажный - сухой - все более сухой".

Это означает, что все больше пресной воды уходит из засушливых регионов планеты и попадает во влажные.

На что это может быть похоже? Усиление погоды. В относительно сухих районах - более интенсивные засухи, более частые. В относительно влажных районах - более сильные штормы и наводнения.

Вспомните мегазасуху, поразившую запад Америки, беспрецедентные наводнения в Германии или увеличение количества сильных дождей в таких городах, как Мумбаи.

Этот сдвиг уже происходит. В своем эпохальном докладе 2021 года Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата (МГЭИК), опираясь на этот растущий объем исследований, пришла к выводу, что изменение климата уже вызывает долгосрочные изменения в водном цикле.

Изменения, которые мы наблюдаем, - это только начало. В течение следующих нескольких десятилетий интенсификация водного цикла может значительно затруднить надежное снабжение людей пресной водой на больших территориях планеты.

Однако, хотя мы знаем, что водный цикл интенсифицируется, мы не до конца понимаем, насколько сильно и как быстро. Именно здесь в игру вступает океан.

Как использовать океан в качестве датчика дождя

Основная причина, по которой трудно напрямую измерить изменения в круговороте воды, заключается в том, что у нас нет достаточного количества измерений количества осадков и испарений на нашей планете.

С практической точки зрения, очень трудно установить постоянные датчики дождя или испарения на 70 процентах поверхности нашей планеты, покрытой водой. Кроме того, при оценке изменений в долгосрочной перспективе нам нужны данные, полученные несколько десятилетий назад.

Решение, к которому пришли ученые, - использовать океан. Многие не знают, что океан может быть менее или более соленым в зависимости от региона. Например, Атлантический океан в среднем более соленый, чем Тихий.

Почему? Дождь. Когда пресная вода выпадает в виде дождя на океан, она разбавляет морскую воду и делает ее менее соленой. Когда вода испаряется с поверхности, соль остается, увеличивая соленость.

Это означает, что мы можем использовать лучше регистрируемые изменения солености океана в качестве своеобразного дождемера для обнаружения изменений в водном цикле.

Более ранние исследования использовали этот метод для отслеживания изменений солености на поверхности океана. Это исследование позволило предположить, что круговорот воды резко активизируется.

К сожалению, океан не стоит на месте, как обычный осадкомер. Течения, волны и круговые вихревые потоки поддерживают воды океана в постоянном движении. Эта неопределенность оставила знак вопроса о том, насколько точной является связь между соленостью и изменениями водного цикла.

В ответ на это мы разработали новые методы, позволяющие точно связать изменения солености океана с изменениями в той части водного цикла, которая перемещает пресную воду из более теплых регионов в более холодные.

Наши оценки показывают, как изменяется более широкий круговорот воды в атмосфере, на суше и в океанах.

Что мы обнаружили в нашем новом исследовании? С 1970 года из тропиков в более холодные районы переместилось количество пресной воды, эквивалентное 123 объемам воды Сиднейской гавани. Это примерно от 46 000 до 77 000 кубических километров воды.

Это соответствует интенсификации водного цикла на 7 процентов. Это означает, что в более влажных районах выпадает на 7 процентов больше осадков, а в более сухих - на 7 процентов меньше (или больше испарения).

Это находится на верхней границе оценок, установленных несколькими предыдущими исследованиями, которые предполагали интенсификацию на уровне 2-4 процентов.

К сожалению, эти результаты свидетельствуют о том, что потенциально катастрофические изменения в водном цикле приближаются быстрее, чем считалось ранее.

Каким будет будущее с измененным водным циклом?

Если наш водный цикл становится все более интенсивным, это означает более сильные и более частые экстремальные засухи и дожди.

Даже если мировые правительства достигнут своей цели и удержат глобальное потепление на уровне 2℃, по прогнозам МГЭИК, экстремальные явления будут в среднем на 14% сильнее по сравнению с базовым периодом 1850-1900 годов.

Некоторые люди и экосистемы пострадают сильнее, чем другие, о чем ясно говорится в прошлогоднем докладе МГЭИК. Например, страны Средиземноморья, юго-запад и юго-восток Австралии, центральная Америка станут более сухими, в то время как муссонные регионы и полюса станут более влажными (или более снежными).

В засушливых районах, пострадавших от этих изменений водного цикла, мы можем ожидать реальной угрозы для жизнеспособности городов, если не будут созданы альтернативы, такие как опреснение воды.

Что мы должны делать? Вы уже знаете ответ.

Десятилетия научных исследований показали чрезвычайно четкую взаимосвязь между выбросами парниковых газов и повышением глобальной температуры, что, в свою очередь, приводит к интенсификации водного цикла.

Это еще одна причина, по которой мы должны как можно быстрее, насколько это возможно для человека, перейти к нулевым выбросам, чтобы уменьшить ущерб от изменения климата.

Изменения в водном цикле, которые мы наблюдали, в основном были вызваны более старыми выбросами, начиная с середины 20-го века и ранее. С тех пор мы значительно увеличили выбросы.

Что будет дальше, зависит только от нас.The Conversation

Таймур Сохаил, постдокторский научный сотрудник, UNSW Sydney и Ян Зика, доцент, UNSW Sydney.