Новое исследование, посвященное семивековому стоку воды в могучей реке Брахмапутра в Южной Азии, показывает, что ученые недооценивают потенциал реки для катастрофических наводнений по мере потепления климата. Открытие пришло из исследований годичных колец деревьев, которые показали характер осадков, существовавший за столетия до появления инструментальных и исторических записей.
Многие исследователи согласны с тем, что потепление климата усилит сезонные муссонные дожди, обрушивающиеся на Брахмапутру, но предполагаемая исходная линия прежних естественных изменений речного стока основывается главным образом на записях водомеров, датируемых только 1950-ми годами. Новое исследование, основанное на кольцах древних деревьев в водоразделе реки и вокруг него, показывает, что период после 1950-х годов был на самом деле одним из самых засушливых с 1300-х годов. Кольца показывают, что в прошлом были гораздо более влажные периоды, вызванные естественными колебаниями, которые происходили в течение десятилетий или столетий. Вывод: разрушительные наводнения, вероятно, будут происходить чаще, чем предполагали ученые, даже без учета каких-либо последствий антропогенного изменения климата. Оценки, вероятно, не оправдывают ожиданий почти на 40 процентов, говорят исследователи. Результаты были только что опубликованы в журнале Nature Communications.
«Годовые кольца говорят о том, что долгосрочные исходные условия намного более влажные, чем мы думали», - сказал Мукунд Палат Рао, доктор философии. студент Земной обсерватории Ламонта-Доэрти Колумбийского университета и ведущий автор исследования. «Независимо от того, рассматриваете ли вы климатические модели или естественную изменчивость, сообщение одно и то же. Мы должны быть готовы к более высокой частоте наводнений, чем мы прогнозируем в настоящее время."
Брахмапутра - одна из самых могущественных рек в мире, протекающая под разными названиями и протянувшаяся на 2 900 миль через Тибет, северо-восточную Индию и Бангладеш. Рядом с устьем она соединяется с индийской рекой Ганг, образуя третий по величине сток океана в мире, уступая только Амазонке и Конго. (Он связан с рекой Ориноко в Венесуэле.) В некоторых местах его ширина составляет почти 12 миль. Только в его дельте проживает 130 миллионов бангладешцев, и многие миллионы живут вверх по течению.
Река регулярно затапливает окружающие районы в сезон дождей с июля по сентябрь, когда влажные ветры дуют с Индийского океана и приносят дожди по всей ее длине, от истоков Гималаев до прибрежной равнины. Как и в случае с Нилом, у наводнения есть и хорошая сторона, потому что вода сбрасывает богатые питательными веществами отложения для пополнения сельскохозяйственных угодий, а некоторая степень наводнения необходима для выращивания риса. Но в некоторые годы наводнение выходит из-под контроля, и сильнее всего страдает низменный Бангладеш. В 1998 году 70 процентов территории страны ушли под воду, уничтожив посевы, дороги и здания и погубив множество людей. Другие серьезные наводнения произошли в 2007 и 2010 годах. В сентябре 2020 года сильнейшее наводнение с 1998 года все еще продолжалось: треть Бангладеш была затоплена, а 3 миллиона человек остались без крова.
Более высокие температуры приводят к большему испарению океанских вод, и в этом регионе эта вода попадает на сушу в виде дождя во время сезона дождей. В результате большинство ученых считают, что потепление климата приведет к усилению муссонных дождей в ближайшие десятилетия и, в свою очередь, к увеличению сезонных наводнений. Вопрос в том, насколько чаще в будущем могут происходить большие наводнения?
Авторы нового исследования сначала изучили записи речного водомера в северной части Бангладеш. Это показало средний расход около 41 000 кубических метров в секунду с 1956 по 1986 год и 43 000 с 1987 по 2004 год.
Затем они изучили данные годичных колец древних деревьев, взятых исследователями на 28 участках в Тибете, Мьянме, Непале и Бутане, на участках в пределах водораздела Брахмапутры или достаточно близко, чтобы на них воздействовали одни и те же погодные системы. Большинство образцов было взято у хвойных пород за последние 20 лет учеными из лаборатории колец деревьев Ламонта-Доэрти под руководством соавтора исследования Эдварда Кука. Поскольку люди уже давно вырубают деревья в густонаселенных районах, Кук и его коллеги иногда неделями ходили пешком, чтобы добраться до нетронутых участков в отдаленной гористой местности. Образцы шириной соломы высверливали из стволов, без повреждения деревьев. Самое старое дерево, которое они нашли, тибетский можжевельник, датируется 449 годом.
В лаборатории они проанализировали годичные кольца деревьев, которые становятся шире в годы с высокой влажностью почвы и, таким образом, косвенно отражают количество осадков и, как следствие, речной сток. Это позволило ученым составить 696-летнюю хронологию, охватывающую период с 1309 по 2004 год. Сравнив кольца с современными инструментальными записями, а также с историческими записями, относящимися к 1780-м годам, они смогли увидеть, что самые широкие кольца точно совпадают с известными основными паводковые годы. Это, в свою очередь, позволило им экстраполировать годовой сток рек за столетия, предшествовавшие современным записям. Они обнаружили, что 1956-1986 гг. находились только в 13-м процентиле по стоку рек, а 1987-2004 гг. - в 22-м.
Это, по их словам, означает, что любой, кто использует современные данные о стоках для оценки опасности будущих наводнений, будет недооценивать опасность на 24-38 процентов, основываясь исключительно на естественных вариациях; к этому следует добавить антропогенное потепление. «Если инструменты говорят, что мы должны ожидать наводнения к концу века примерно каждые четыре с половиной года, мы говорим, что на самом деле мы должны ожидать наводнения каждые три года», - сказал Рао..
Древовидные кольца действительно показывают некоторые другие относительно засушливые времена, в 1400-х, 1600-х и 1800-х годах. Но они также показывают очень влажные периоды экстремальных наводнений, не имеющих аналога в относительно короткий современный инструментальный период. Худшее длилось примерно с 1560-1600, 1750-1800 и 1830-1860 годов.
Изменение климата почти наверняка повлияет на сток других крупных рек региона, хотя и не обязательно таким же образом. Могущественная Ганга, протекающая в основном через Индию, также питается в основном муссонами, поэтому она, вероятно, будет вести себя так же, как Брахмапутра. Но Инд, протекающий через Тибет, Индию и Пакистан, получает большую часть своего стока не от муссонов, а скорее от зимнего накопления снега и льда в гималайских ледниках и последующего таяния летом. В 2018 году Рао и его коллеги опубликовали исследование годичных колец, показывающее, что течение реки в последние годы было аномально высоким. Они предполагают, что по мере потепления климата и ускоренного таяния ледников Инд будет поставлять много необходимой воды для орошения, но в какой-то момент, когда ледники потеряют достаточно массы, сезонный кран повернется в другую сторону, и воды может не хватить. вода.
Уязвимость людей к наводнениям вдоль Брахмапутры в последние годы возросла не только из-за огромного объема воды, но и из-за быстрого роста населения и инфраструктуры. С другой стороны, точные предупреждения о наводнениях стали более совершенными, и это помогло многим деревням сократить экономические и социальные потери. «Высокие сбросы по-прежнему будут ассоциироваться с повышенной вероятностью наводнений в будущем», - пишут авторы исследования. Но, по их словам, этому можно в какой-то степени противодействовать «потенциальными изменениями в политике, землепользовании или инфраструктуре, которые могут снизить риск наводнений».
Исследование также было проведено в соавторстве с Бенджамином Куком, Розанной Д'Арриго, Бренданом Бакли и Дэниелом Бишопом, все они связаны с Ламонт-Доэрти Лаборатория годичных колец; Упману Лалл из Колумбийского водного центра; эколог Колумбийского университета Мария Уриарте; и сотрудники других университетов США, Австралии и Китая.