Экстремальные погодные явления 2024 года нарушили глобальный водный цикл
2024 год стал очередным рекордсменом по температурным показателям, что спровоцировало череду экстремальных климатических событий. Это привело к масштабным наводнениям и засухам, которые оказали разрушительное воздействие на природу и человечество.
Согласно данным Global Water Monitor Report за 2024 год, подготовленному международной группой ученых, рост температур существенно изменил процессы циркуляции воды на планете, что негативно сказалось на глобальном водном цикле. Повышение температуры поверхности океана усилило интенсивность тропических циклонов и засух, особенно в бассейне Амазонки и на юге Африки. Глобальное потепление также стало причиной более мощных ливней и замедления движения штормов, что привело к катастрофическим наводнениям в Европе, Азии и Бразилии.
В 2024 году почти половина населения Земли — около четырех миллиардов человек из 111 стран — столкнулась с аномально высокими температурами. Средняя температура над сушей оказалась на 1,2 °C выше, чем в начале века, и на 2,2 °C выше, чем в доиндустриальную эпоху. Этот год стал самым жарким за всю историю наблюдений, продолжив четырехлетнюю тенденцию рекордных температур. Водные системы по всему миру оказались под ударом, что привело к серьезным последствиям.
Экстремальные явления 2024 года не были единичными случаями, а стали частью долгосрочной тенденции, характеризующейся усилением наводнений, продолжительными засухами и увеличением частоты рекордных климатических событий. Наиболее разрушительными стали внезапные и речные наводнения, засухи, тропические циклоны и оползни. Эти катастрофы унесли жизни более 8 700 человек, вынудили 40 миллионов покинуть свои дома и нанесли экономический ущерб на сумму свыше 550 миллиардов долларов США.
От исторических засух до катастрофических наводнений — экстремальные явления затронули жизни миллионов людей, их источники дохода и целые экосистемы. Например, сильные ливни вызвали масштабные наводнения в Афганистане и Пакистане, где погибло более 1000 человек. В Бразилии рекордные осадки, превысившие 300 миллиметров, привели к гибели более 80 человек.
Ученые отмечают, что рекорды по количеству осадков становятся все более частыми. В 2024 году месячные нормы осадков превышались на 27% чаще, чем в начале века, а суточные рекорды — на 52% чаще. При этом рекордно низкие показатели осадков фиксировались на 38% чаще, что свидетельствует о росте экстремальных явлений с обеих сторон спектра.
В Китае разливы рек Янцзы и Жемчужной привели к затоплению городов и поселков, вынудив десятки тысяч людей покинуть свои дома и нанеся ущерб сельскому хозяйству на сотни миллионов долларов. В Бангладеш сильные муссонные дожди и сброс воды с плотин вызвали масштабные наводнения, затронувшие 5,8 миллиона человек и уничтожившие более миллиона тонн риса. В Испании за восемь часов выпало более 500 миллиметров осадков, что привело к смертоносным наводнениям.
В то же время некоторые регионы мира столкнулись с разрушительными засухами. В бассейне Амазонки, одной из ключевых экосистем планеты, рекордно низкий уровень воды в реках нарушил транспортное сообщение и производство гидроэлектроэнергии. Лесные пожары, вызванные жаркой и сухой погодой, уничтожили более 52 000 квадратных километров леса только за сентябрь, что привело к выбросу огромного объема парниковых газов.
На юге Африки сильная засуха сократила производство кукурузы более чем на 50%, оставив 30 миллионов человек без достаточного количества продовольствия. Фермеры были вынуждены забивать скот из-за отсутствия пастбищ. Засуха также снизила выработку гидроэлектроэнергии, что привело к массовым отключениям электричества.
Ученые подчеркивают необходимость подготовки к более частым и интенсивным экстремальным явлениям. Это включает усиление защиты от наводнений, развитие устойчивых к засухам систем водоснабжения и сельского хозяйства, а также совершенствование систем раннего предупреждения.
Вода остается важнейшим ресурсом для человечества, а экстремальные явления, связанные с ней, — одними из самых серьезных угроз. Исследователи использовали данные тысяч наземных станций и спутников для мониторинга ключевых водных показателей, таких как осадки, влажность почвы, уровень рек и наводнения, в режиме, близком к реальному времени. Эти данные помогают лучше понять изменения в водном цикле и разработать стратегии адаптации к новым климатическим реалиям.
Новый взгляд на точность измерения климатических изменений
Учёные разработали усовершенствованные методы обработки данных, получаемых в рамках программы GRACE, направленной на мониторинг климатических процессов.
Какие объёмы льда исчезают с ледников? Как это влияет на уровень мирового океана? Какие изменения происходят в глобальном водном балансе? Чтобы ответить на эти важные вопросы, необходимы высокоточные данные о динамике природных процессов. С 2002 года эту информацию предоставляют спутники миссии GRACE. Недавние исследования позволили достичь значительного прогресса в обработке этих данных на базовом уровне, что нашло отражение в публикации в авторитетном журнале American Journal of Geophysical Research. Достижения исследователей активно используются в рамках международного научного сотрудничества.
Перемещения больших масс в короткие временные промежутки создают сложности в анализе информации, особенно если такие события происходят быстрее, чем период полного сканирования поверхности Земли спутниками. Это особенно актуально в случае приливных волн, вызывающих значительные перераспределения водных масс. Учёные разработали инновационные методики, позволяющие выделять ключевые компоненты приливных явлений в данных спутникового мониторинга. Эти наработки открывают перспективы для использования измерений GRACE в новом подходе к моделированию приливных процессов и их влияния на уровень мирового океана.
Научные основы исследований
Изменения в подземных водах, таяние ледников, сезонные колебания климата и мощные тектонические события оказывают влияние на гравитационное поле Земли. Сегодня такие изменения фиксируются с орбиты при помощи спутников. Основной принцип заключается в том, что движение спутников зависит от распределения масс на планете. Точные данные об их положении позволяют судить о трансформациях этих масс. Этот подход был усовершенствован в рамках спутниковой гравиметрической миссии GRACE (2002–2017), продолженной с 2018 года программой GRACE Follow-On. Оба проекта включают пару спутников, движущихся по орбите на высоте около 450 км с интервалом в 220 км друг от друга. Использование GPS позволяет отслеживать их координаты с точностью до сантиметра, а межспутниковое расстояние фиксируется с точностью до микрометра. Это делает возможным изучение гравитационного поля Земли с пространственным разрешением в несколько сотен километров и временным интервалом около одного месяца.
Однако на орбиту спутников влияет не только перераспределение земных масс, но и различные побочные факторы. Чтобы исключить их влияние, используется сложное моделирование, позволяющее скорректировать измеренные данные. К числу таких факторов относятся гравитационное воздействие небесных тел, сопротивление атмосферы и приливные эффекты, вызванные Луной и Солнцем. Особенно важно учитывать изменения масс, происходящие с частотой выше месячного временного разрешения гравитационного поля. Ошибки в моделировании могут не только ухудшить качество данных, но и привести к неверному трактованию высокочастотных эффектов как медленных изменений распределения масс.
Одним из самых сложных факторов для учёных остаются морские приливы. Их моделирование основано на комбинации численных расчётов и спутниковых измерений уровня океана. Однако подобные спутниковые наблюдения не охватывают приполярные регионы, что создаёт определённые погрешности. Дополнительно, вблизи берегов, где динамика волн особенно сложна, модели приливов также демонстрируют неточности.
Прорыв в исследованиях
Используя альтернативный подход, учёные смогли выявить ключевые приливные частоты непосредственно в спутниковых данных GRACE и GRACE Follow-On, а также проанализировать их пространственное распределение. Помимо классических частот, обусловленных гравитационным воздействием Луны и Солнца, исследователи обнаружили ранее неизвестные закономерности. В их число входят нелинейные эффекты, возникающие в прибрежных зонах, приливы, вызванные изменениями атмосферного давления, а также малые асимметричные компоненты, связанные с воздействием Луны, обнаружение которых стало возможным благодаря продолжительным сериям наблюдений.
Некоторые из выявленных эффектов ранее не фиксировались в спутниковых данных и практически не учитывались при моделировании приливных процессов. Это исследование подчёркивает огромный потенциал миссий GRACE и GRACE Follow-On для совершенствования моделей морских приливов. Развитие таких моделей позволит снизить уровень неопределённости в данных о перераспределении земных масс, что, в свою очередь, поспособствует более глубокому пониманию климатических процессов и их последствий.
#Климат #GRACE #Наука #Исследования