На протяжении веков засуха приходила и уходила в северной части Африки к югу от Сахары. В последние годы нехватка воды была наиболее острой в Сахеле - полосе полузасушливых земель, расположенных к югу от пустыни Сахара и простирающихся от побережья до побережья по всему континенту, от Сенегала и Мавритании на западе до Судана и Эритреи. на востоке. Засуха поразила Сахель в последний раз в 2012 году, вызвав нехватку продовольствия для миллионов людей из-за неурожаев и резкого роста цен на продовольствие.
На эти африканские засухи влияют различные факторы, как естественные, так и антропогенные. Свою роль играет периодический сдвиг температуры в Атлантическом океане, известный как атлантическое многодесятилетнее колебание, а также чрезмерный выпас скота, который уменьшает растительный покров и, следовательно, способность почвы удерживать влагу. Заменив влажную почву растительного покрова, которая выбрасывает в атмосферу водяной пар, способствующий выпадению осадков, голой, блестящей почвой пустыни, которая просто отражает солнечный свет прямо обратно в космос, количество осадков уменьшается.
Другим антропогенным виновником является сжигание биомассы, поскольку пастухи сжигают землю, чтобы стимулировать рост травы, а фермеры сжигают ландшафт, чтобы превратить местность в сельскохозяйственные угодья и избавиться от нежелательной биомассы после сезона сбора урожая. Как и в случае чрезмерного выпаса скота, пожары высушивают почву и препятствуют конвекции, которая приносит дожди. Мелкие частицы, называемые аэрозолями, которые выбрасываются в воздух вместе с дымом, также могут снизить вероятность осадков. Это может произойти из-за того, что водяной пар в атмосфере конденсируется на аэрозолях определенных типов и размеров, называемых ядрами облачной конденсации, с образованием облаков; когда накапливается достаточное количество водяного пара, образуются капли дождя. Но при слишком большом количестве аэрозолей водяной пар распространяется более диффузно, так что капли дождя не материализуются.
Взаимосвязь между огнем и водой в северной части Африки к югу от Сахары, однако, до недавнего времени никогда не подвергалась всестороннему исследованию. Исследование, опубликованное в журнале Environmental Research Letters под руководством Чарльза Ичоку, старшего научного сотрудника Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, пытается пролить свет на эту связь.
"Мы хотели посмотреть на общее воздействие горения на весь спектр круговорота воды", - сказал Ичоку.
Для этого Ичоку и его коллеги использовали спутниковые записи с 2001 по 2014 год, в том числе данные спектрорадиометра среднего разрешения НАСА и миссии по измерению тропических осадков, чтобы проанализировать влияние пожаров на различные показатели водного цикла, а именно на почву. влажность, осадки, эвапотранспирация и зелень растительности. Другая работа, выполненная группой, была сосредоточена на изучении взаимодействия облаков и дыма, а также на влиянии пожаров на поверхностную яркость.
Когда компания Ichoku использовала спутниковые данные для сопоставления пожарной активности с гидрологическими показателями, обнаружилась закономерность. «Существует тенденция к подавлению осадков в северной части Африки к югу от Сахары, - сказал он.
Например, в годы, когда в сухой сезон выгорало больше, чем в среднем, показатели влажности почвы, испарения и зелени растительности, которые способствуют возникновению дождя, снижались в следующий сезон дождей. Даже в засушливые сезоны количество воды уменьшалось в районах с более влажным климатом, поскольку пожары становились все более сильными.
Результаты пока показывают только корреляцию между пожарами и показателями круговорота воды, но данные, собранные в ходе исследования, позволяют ученым усовершенствовать климатические модели, чтобы иметь возможность установить более прямую связь между сжиганием биомассы и его воздействием на засуха.
Например, исследовательская группа в настоящее время включает скорость выхода лучистого тепла от пожаров, а также скорость преобразования земного покрова, вызванного пожарами, в региональные модели, включая модель объединенных исследований погоды и прогнозирования НАСА. Такая новая возможность позволит моделировать воздействие реальных пожаров на засуху.
Моделирование будущего может объяснить некоторые, казалось бы, парадоксальные результаты исследования, в том числе тот факт, что, несмотря на то, что с 2006 по 2013 год количество пожаров уменьшалось на 2-7 процентов каждый год, количество осадков в эти годы не увеличивалось пропорционально.
Итёку считает, что одна из возможных причин, по которой уменьшение числа пожаров не привело к увеличению количества осадков, связана с изменением типов горящих земель. Исследование показало, что за тот же период больше лесов и водно-болотных угодий было преобразовано в пахотные земли, чем в предыдущие годы. Он отмечает, что недавние засухи привлекли людей к сельскохозяйственным угодьям, где больше воды. Недостатком является то, что такие типы земель обеспечивают значительное количество влаги в атмосфере, которая в конечном итоге превращается в дождь, поэтому их преобразование в сельскохозяйственные угодья представляет угрозу для доступности воды в будущем.
«Удаление растительного покрова путем сжигания, скорее всего, увеличит сток воды во время дождя, потенциально снизив их способность удерживать воду и неизменно влажность почвы», - сказал Ичоку. «В результате сельское хозяйство, скорее всего, истощит остаточную влагу, а не сохранит ее, а в некоторых случаях может даже потребоваться орошение. Следовательно, такое преобразование земельного покрова может потенциально усугубить засуху».