Ученые из Индийского технологического института Гандинагара (IITGN) в сотрудничестве с международными коллегами обнаружили, что температурные режимы океана играют ключевую роль в ограничении распространения засух по всему миру. Их выводы, опубликованные в журнале Communications Earth & Environment, основаны на климатических данных за период с 1901 по 2020 год. Анализ показывает, что синхронные засухи обычно затрагивают одновременно лишь от 1,8% до 6,5% суши Земли. Это значительно меньше, чем предполагалось ранее, когда считалось, что до одной шестой части планеты может одновременно испытывать засуху.
Исследовательская группа изучила, как начинаются засухи в разных частях мира и происходят ли они примерно в одно и то же время. Исследование возглавил доктор Удит Бхатиа из IITGN при участии исследователей из IITGN и Центра экологических исследований им. Гельмгольца — UFZ в Лейпциге, Германия.
«Мы рассматривали начало засухи как события в глобальной сети. Если два отдаленных региона вступали в засуху в течение короткого промежутка времени, они считались синхронизированными», — пояснил доктор Бхатиа, ведущий автор и главный исследователь Лаборатории машинного интеллекта и устойчивости и Центра устойчивости и управления ИИ (ARC) в IITGN.
Глобальные «центры засухи» и риски для урожая
Составив карту тысяч таких засушливых регионов, исследователи выявили несколько областей, которые часто выступают в качестве основных центров засухи. К таким так называемым «центрам засухи» относятся Австралия, Южная Америка, южная Африка и некоторые части Северной Америки.
Команда также сравнила климатические условия с историческими данными по сельскому хозяйству, чтобы понять, как умеренная засуха влияет на производство продуктов питания. Они проанализировали урожайность пшеницы, риса, кукурузы и сои в различных регионах.
«Во многих крупных сельскохозяйственных регионах при умеренной засухе вероятность неурожая резко возрастает — часто превышая 25%, а в некоторых районах — 40-50% для таких культур, как кукуруза и соя», — сказал Хемант Пуния, специалист по искусственному интеллекту из IITGN, получивший степень бакалавра и магистра гражданского строительства в этом институте.
Хотя такие риски могли бы стать серьезными, если бы засуха одновременно затронула многие сельскохозяйственные регионы, исследователи обнаружили, что естественные климатические процессы помогают предотвратить такой сценарий. Изменения температуры поверхности моря, особенно в Тихом океане, ограничивают распространение засухи по континентам.
Эль-Ниньо и Ла-Нинья формируют глобальные модели засухи
Одним из наиболее сильных факторов, влияющих на эти меняющиеся закономерности, является Эль-Ниньо — Южное колебание, естественный цикл потепления и похолодания в Тихом океане, который влияет на количество осадков по всему миру.
Во время фаз Эль-Ниньо Австралия часто становится крупным центром засухи, в то время как другие регионы реагируют по-разному. Когда развиваются условия Ла-Нинья, характер засухи снова меняется и, как правило, распространяется на более широкий круг мест.
«Эти колебания, вызванные влиянием океана, создают мозаику региональных реакций, ограничивая возникновение единой глобальной засухи, охватывающей сразу многие континенты», — объяснил соавтор Даниш Мансур Тантари, бывший магистрант IITGN, который сейчас получает докторскую степень в Северо-восточном университете (США).
И количество осадков, и повышение температуры влияют на степень засухи.
Исследователи также изучили, как количество осадков и температура в совокупности влияют на интенсивность засухи. Их анализ показывает, что изменения количества осадков объясняют около двух третей долгосрочных изменений в интенсивности засухи за последние десятилетия. Оставшаяся треть связана с увеличением испарительной активности, вызванной повышением температуры.
«Осадки остаются доминирующим фактором в глобальном масштабе, особенно в таких регионах, как Австралия и Южная Америка, но влияние температуры явно возрастает в ряде регионов средних широт, таких как Европа и Азия», — сказала доктор Рохини Кумар, ведущий автор и старший научный сотрудник Центра экологических исследований им. Гельмгольца, чья работа посвящена взаимодействию водных, земельных и климатических систем.
Сигналы раннего предупреждения для глобальной продовольственной безопасности
Результаты показывают, как крупномасштабный анализ климатических закономерностей на основе данных может помочь защитить глобальные запасы продовольствия. Изучая засуху как часть взаимосвязанной планетарной системы, а не как отдельные погодные явления, ученые могут выявлять потенциальные регионы раннего предупреждения до того, как локальные засухи перерастут в более масштабные кризисы.
Профессор Вимал Мишра, ведущий эксперт по водным ресурсам и климату из IITGN и лауреат премии Шанти Сваруп Бхатнагар, высшей междисциплинарной научной премии Индии, подчеркнул более широкие последствия.
«Эти выводы подчеркивают важность международной торговли, хранения и гибкой политики. Поскольку засухи не затрагивают все регионы одновременно, грамотное планирование может использовать это природное разнообразие для смягчения последствий для глобальных запасов продовольствия».
Использование климатических данных для снижения будущих рисков
Доктор Бхатия отметила, что исследование подчеркивает, как понимание климатических систем может способствовать принятию более эффективных политических решений в условиях глобального потепления.
«Наше исследование показывает, что мы не бессильны перед лицом глобального потепления», — сказал доктор Бхатиа. «Понимая хрупкий баланс между океанами, осадками и температурой, политики могут сосредоточить свои ресурсы на конкретных регионах, страдающих от засухи, и создать механизмы стабилизации мирового рынка до того, как неурожаи в одном регионе вызовут резкий рост цен в другом».
Авторы выражают благодарность за поддержку, оказанную Национальным исследовательским фондом Анусандхан (SERB) в рамках гранта Network of Networks, проектом DEAL и Центром передового опыта в области искусственного интеллекта (AICoE) в сфере устойчивого развития городов.
Источник: www.sciencedaily.com
