Ученые заполнили зияющую дыру в мировых климатических записях, реконструировав 600-летние колебания влажности почвы в южной и центральной части Южной Америки. Наряду с документированием механизмов, лежащих в основе естественных изменений, новый Южноамериканский атлас засухи показывает, что с середины 20-го века участились беспрецедентно широко распространенные, интенсивные засухи и необычно влажные периоды. Это предполагает, что повышенная летучесть может быть частично связана с глобальным потеплением, а также с более ранним загрязнением атмосферы озоноразрушающими химическими веществами.
Атлас был опубликован на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Недавние засухи нанесли ущерб сельскому хозяйству на обширных территориях континента, тенденции, которые исследование называет «тревожными». Ведущий автор Мариано Моралес из Аргентинского института наук о снеге, ледниках и окружающей среде при Национальном исследовательском совете по науке и технологиям сказал: «Все более экстремальные гидроклиматические явления согласуются с последствиями деятельности человека, но сам по себе атлас не дает доказательств какая часть наблюдаемых изменений связана с естественной изменчивостью климата по сравнению с потеплением, вызванным деятельностью человека». Новый долгосрочный рекорд «подчеркивает острую уязвимость Южной Америки к экстремальным климатическим явлениям», сказал он.
Соавтор Эдвард Кук, глава лаборатории годичных колец в Земной обсерватории Ламонта-Доэрти Колумбийского университета, сказал: «Мы не хотим прыгать со скалы и говорить, что все дело в изменении климата. Существует множество естественных изменчивостей, которые могут имитировать изменение климата, вызванное деятельностью человека».
Южноамериканский атлас засухи является последним из серии атласов засухи, составленных Куком и его коллегами и охватывающих многовековые ежегодные климатические условия в Северной Америке; Азия; Европа и Средиземноморье; и Новая Зеландия и восточная Австралия. Последующие исследования, основанные на атласах, позволили по-новому взглянуть на то, как засухи могли негативно повлиять на прошлые цивилизации, и на все более очевидную роль антропогенного потепления в современном климате. Совсем недавно последующие анализы Северной Америки показали, что потепление вызывает, возможно, самую сильную из известных засух на западе США.
Новый атлас охватывает Аргентину, Чили, Уругвай, Парагвай, большую часть Боливии, а также юг Бразилии и Перу. Это результат многолетнего полевого сбора тысяч записей годичных колец и последующего анализа южноамериканскими исследователями вместе с коллегами из Европы, Канады, России и США. Ширина колец обычно отражает ежегодные изменения влажности почвы, и исследователи показали, что собранные кольца хорошо коррелируют с засухами и наводнениями, зарегистрированными в ранний испанский колониальный период, а также с современными инструментальными измерениями. Это вселило в них уверенность в том, что они смогут продолжить реконструкцию почвенной влаги еще до появления письменных источников.
Авторы говорят, что периодические естественные сдвиги в количестве осадков обусловлены сложными взаимосвязанными моделями атмосферной циркуляции на суше и на море. Один ключевой фактор: западные ветры низкого уровня, которые приносят влагу на континент с Тихого океана. Они частично контролируются периодическими циклическими изменениями температуры поверхности моря как над Тихим, так и над Атлантическим океаном, которые могут вызывать как засухи, так и влажные периоды. Авторы говорят, что вызванные парниковыми газами сдвиги в этих закономерностях, по-видимому, связаны с все еще продолжающейся 10-летней засухой в центральной части Чили и западной Аргентине, которая вызвала острую нехватку воды, а также с более сильными, чем обычно, дождями в восточных регионах.
Осадки также частично контролируются Южным кольцевым режимом, поясом западных ветров, огибающим Антарктиду. Этот пояс периодически сужается к югу или расширяется к северу, и когда он сжимается, то ослабляет западные ветры, приносящие дожди в Южную Америку. В последние десятилетия он застрял на юге - в основном из-за озоноразрушающих химических веществ, используемых в хладагентах 20-го века, которые разрушали атмосферный озон над Антарктидой, считают ученые. Химические вещества были запрещены в 1980-х годах, но их воздействие сохраняется до сих пор.
Третий важный фактор - это так называемая ячейка Хэдли, глобальное явление, которое поднимает теплый влажный воздух вблизи экватора и направляет его дальше на север и юг, выпадая по пути осадки. Воздух оседает у поверхности на предсказуемых широтах, и к этому времени влага уже в значительной степени выжата; это создает постоянно сухие зоны субтропиков, в том числе в Южной Америке. В последние десятилетия ячейка Хэдли расширилась к полюсам, вероятно, в ответ на антропогенные изменения климата; это изменило характер осадков и расширило засушливые субтропические зоны, особенно в Южном полушарии.
Атлас показывает, что с 1930 года наблюдалось устойчивое увеличение частоты широко распространенных засух, при этом максимальное время повторения, около 10 лет, наблюдалось с 1960-х годов. Серьезная нехватка воды затронула центральную часть Чили и западную часть Аргентины в 1968-1969, 1976-1977 и 1996-1997 годах. В настоящее время засушливые районы центральной части Чили и западной части Аргентины переживают одну из самых суровых десятилетних засух в истории. В отдельных районах за отдельные годы погибло до двух третей посевов зерновых и овощных культур. Это угрожает «потенциальным крахом продовольственных систем», - говорит Моралес.
В то же время в юго-восточных частях континента идут более сильные, чем обычно, дожди. Уолтер Бетген, ведущий латиноамериканские сельскохозяйственные исследования в Международном исследовательском институте климата и общества Колумбийского университета, говорит, что его собственные исследования показывают, что с 1970 года в бассейне Ла-Плата в Уругвае более частые чрезвычайно влажные лета, с соответствующим увеличением производства сельскохозяйственных культур и животноводства.. Но частота очень засушливого лета осталась прежней, что приводит к большим потерям ожидаемого урожая, когда они наступают, сказал он.
«Все согласуется с идеей о том, что глобальное потепление усилит как влажные, так и засушливые явления», - сказал Джейсон Смердон, климатолог из Ламонт-Доэрти и соавтор исследования.
Используя недавно разработанные записи годичных колец из Перу, Бразилии, Боливии и Колумбии, группа в настоящее время работает над расширением атласа, чтобы охватить весь континент, и продлением реконструкции климата на 1000 лет или более, сказал он. Моралес.
Авторы желают посвятить исследование памяти покойной Марии дель Росарио Прието, их соавтора и активного пропагандиста изучения истории окружающей среды в Южной Америке.