Глобальное испарение из озер увеличится на 16 процентов к концу века в результате изменения климата, говорится в новом исследовании Йельского университета. Но конкретные механизмы, которые будут управлять этим явлением, не совсем такие, как ожидали ученые.
Хотя обычно считается, что испарение в озере контролируется главным образом поступающей солнечной радиацией, исследователи использовали инструменты моделирования, чтобы показать, что другие факторы - от более коротких ледовых периодов до «перераспределения» тепловой энергии на поверхности озера - ускоряются. выброс озерной воды в атмосферу.
С практической точки зрения, это ускорение скорости испарения в ближайшие десятилетия, среди прочего, вызовет более сильные осадки, говорят исследователи.
Согласно этим выводам, опубликованным в журнале Nature Geoscience, понимание этой сложной динамики будет иметь решающее значение, если ученые хотят точно предсказать будущую гидрологическую реакцию на изменение климата.
«Обычно мы концентрируемся на том, как верхняя часть атмосферы вызывает обратную связь, которая усиливает потепление», - сказал Сюхуэй Ли, профессор метеорологии Йельской школы лесного хозяйства и экологических исследований и старший автор статьи. «Но если мы хотим делать точные прогнозы гидрологических изменений, нам нужно понимать, что происходит на дне атмосферы, включая то, что происходит на поверхности озер. Потому что эти изменения определяют гидрологическую реакцию на изменение климата».
По словам Ли, тот же механизм применим к испарению в океане, основному источнику воды для поддержки глобального испарения.
Ведущий автор статьи - Вэй Ван из Йельского центра NUIST по изучению атмосферной среды, который совместно финансируется Йельским университетом и Нанкинским университетом информационных наук и технологий.
Около 85 процентов из 250 000 озер мира расположены в средних и высоких широтах, где часть года вода остается замерзшей. Но по мере повышения глобальной температуры многие из этих озер будут замерзать позже зимой и оттаивать раньше весной. Этот укороченный ледовый период вызывает более высокую скорость поглощения солнечного тепла, поскольку открытая вода, которая темнее льда, имеет более низкое альбедо. (Светлые цвета отражают больше солнечного света обратно в пространство, чем темные.)
Потепление также приведет к увеличению энергии, необходимой для поддержания процесса испарения, что существенно изменит способ распределения энергии. Адаптация температуры поверхности озера к этим изменениям в распределении энергии отражает эффект обратной связи, который может еще больше увеличить испарение.
На малых высотах озера нагреваются медленнее, чем воздух, по мере потепления климата, что приводит к меньшей степени потерь радиации, что, в свою очередь, позволяет больше энергии выделять для испарения. С другой стороны, на больших высотах озера нагреваются быстрее, чем воздух, что приводит к более высоким потерям поверхностной радиации.
Используя модель симулятора озера для оценки взаимодействия между озером и атмосферой для всех крупных озер мира с 2005 по 2100 год, исследователи обнаружили, что примерно половина изменений в испарении была связана с изменениями в распределении поверхностной энергии и сокращением ледовые периоды.
Другим важным фактором на региональном уровне являются изменения в таянии снега. В холодных и полярных регионах, например, уменьшение таяния снега является вторым по величине фактором увеличения испарения из озера.
Эти гидрологические реакции на изменение климата окажут глубокое воздействие на регионы с большим количеством озер, вызывая более сильные осадки, поскольку все больше воды испаряется в атмосферу (в конце концов, то, что поднимается, должно опускаться).
Для более засушливых регионов эти сдвиги могут также создать проблемы в управлении ресурсами пресной воды, сказал Ли. Например, чтобы принимать долгосрочные управленческие решения, нужно понимать, сколько воды останется в озере; если эта предсказуемость снижается, это может затруднить планирование потребностей в питьевой воде и сельском хозяйстве.
«В сухом климате повышенная скорость испарения может быть еще выше», - сказал он. «Поэтому в некоторых регионах вопрос о том, как вы экономите воду, может стать все более важным вопросом».