Suché oblasti nejsou sušené, jak očekávají vědci o klimatu

Suchý suchozemský ekosystém v severní Kalifornii vykazuje sníženou vlhkost půdy, ale malé rozdíly v dostupnosti povrchové vody. Uznání: Columbia Engineering

Nová studie společnosti Columbia Engineering, která nejprve zkoumala dlouhodobý účinek zpětné vazby mezi vlhkostí a atmosférou v suchých oblastech, zjistila, že půdní vlhkost negativně ovlivňuje dostupnost povrchových vod v suchých oblastech a kompenzuje očekávané snížení.

Vědci si mysleli, že globální oteplování zvýší dostupnost povrchové vody (sladkovodní zdroje ze srážek minus evapotranspirace) ve vlhkých oblastech a sníží dostupnost vody v suchých oblastech. Toto očekávání je primárně založeno na atmosférických termodynamických procesech. Jak teploty vzduchu stoupají, více vody se odpařuje z oceánu a přistává do vzduchu. Jelikož teplejší vzduch pojme více vodní páry než suchý vzduch, očekává se, že vlhká atmosféra zvýší současný model dostupnosti vody a způsobí atmosférické reakce „suché-suché a mokré-mokré“ na globální oteplování.

Tým kolumbijského inženýrství vedený Pierrem Gentinem, Mauricem Ewingem a J. Lamarem Worzelem, profesorem zemského a environmentálního inženýrství, a kolumbijským týmem inženýrů ze institutu Země si kládli otázku, proč kombinované předpovědi klimatického modelu neodrážely významné reakce „sucho-sucho“ na suchu. . I když vědci používají scénář globálního oteplování s vysokými emisemi, tropické a mírné oblasti s indexem sucha nižším než 0,65. Sha Zhou, postdoktorský výzkumník na Pozemské observatoři Lamont-Doherty a Institutu Země, který studuje interakce země-atmosféra a globální vodní cyklus, si myslel, že zpětná vazba vlhkosti půdy a atmosféry může hrát důležitou roli v budoucích předpovědích dostupnosti vody v suchých oblastech.

Nová studie, kterou dnes zveřejnil Přírodní změna podnebíByl prvním, kdo v těchto předpovědích prokázal význam dlouhodobých změn půdní vlhkosti a související zpětné vazby půdní vlhkost-atmosféra. Vědci identifikovali dlouhodobou regulaci vlhkosti půdy v atmosférické cirkulaci a transportu vlhkosti, která výrazně zlepšuje potenciální snížení budoucí dostupnosti vody v suchých oblastech nad rámec toho, co se očekávalo při absenci zpětné vazby vlhkosti půdy.

„Tato zpětná vazba hraje důležitější roli než dlouhodobé změny povrchové vody,“ říká Zhou. „Jelikož změny půdní vlhkosti negativně ovlivňují dostupnost vody, může tato negativní zpětná vazba částečně snížit nárůst velikosti a frekvence extrémně vysokých a extrémně nízkých hydroklimatických jevů, jako jsou sucha a povodně, související s oteplováním. Bez negativní zpětné vazby bychom mohli zažít častější a závažnější sucha a povodně. “

Tým spojil jedinečný idealizovaný vícemodelový fúzní experiment terén-atmosféra s novým statistickým přístupem, který pro studii vyvinuli. Poté aplikovali algoritmus na pozorování, aby prozkoumali kritickou roli zpětné vazby vlhkosti a atmosféry půdy v budoucích změnách dostupnosti vody v suchých oblastech a studovali termodynamické a dynamické mechanismy, které podporují budoucí změny dostupnosti vody v důsledku těchto zpětných vazeb.

V reakci na globální oteplování zjistili silný pokles dostupnosti povrchové vody (srážky minus odpařování, PE) v suchých oblastech nad oceány, ale jen mírný pokles PE na suché oblasti. Čou měl podezření, že tento jev souvisí s procesy pozemské atmosféry. “Předpovídá se, že v suchých oblastech půdní vlhkost při změně klimatu výrazně poklesne,” vysvětluje. „Změny vlhkosti půdy dále ovlivní atmosférické procesy a vodní cyklus.“

Očekává se, že globální oteplování sníží dostupnost vody a tím i vlhkost půdy ve vyprahlých oblastech. Ale tato nová studie odhalila, že vysoušení půdní vlhkosti ve skutečnosti negativně ovlivňuje dostupnost vody – snižování půdní vlhkosti snižuje odpařování-transpiraci a odpařovací chlazení a zvyšuje povrchové oteplování v suchých oblastech ve srovnání s vlhkými oblastmi a oceánem. Kontrast oteplování země-oceán zvyšuje rozdíly tlaků vzduchu mezi oceánem a pevninou, což umožňuje foukat více větru a vodní páru z oceánu do pevniny.

„Naše studie ukazuje, že odhady půdní vlhkosti a související zpětnovazební atmosféra jsou velmi variabilní a závislé na modelu,“ říká Gentine. „Tato studie zdůrazňuje naléhavou potřebu zlepšit budoucí odhady půdní vlhkosti a přesně představuje zpětnou vazbu půdní vlhkosti a atmosféry v modelech, které jsou rozhodující pro poskytnutí spolehlivých odhadů dostupnosti vody v suchu pro lepší správu vodních zdrojů.“

Odkaz: Sha Zhou, A. Park Williams, Benjamin R. Lintner, Alexis M. Berg, Yao Zhang, Trevor F. Keenan, Benjamin I. Cook, Stefan Hagemann, „Zpětná vazba půdní vlhkost-atmosféra snižuje sníženou dostupnost vody v suchu “, Sonia I. Seneviratne a Pierre Gentine, 4. ledna 2021, Přírodní změna podnebí.
DOI: 10.1038 / s41558-020-00945-z

Autoři: Sha Zhou 1,2,3,4,5; A. Park Williams 1; Benjamin R. Lintner 6; Alexis M. Berg 7; Yao Zhang 4,5; Trevor F. Keenan 4,5; Benjamin I. Cook 1,8; Stefan Hagemann 9; Sonia I. Seneviratne 10; Pierre Gentine 2,3
1 Lamont-Doherty Earth Observatory, Columbia University
2 Earth Institute, Columbia University
3 Oddělení půdního a environmentálního inženýrství na Kolumbijské univerzitě
4 Division of Climate and Ecosystem Science, Lawrence Berkeley National Laboratory
5 Environmentální věda, politika a management UC oddělení
6 Rutgers Department of Environmental Science, New Jersey State University
7 Department of Earth and Planetary Sciences, Harvard University
8 NASA Goddardův institut vesmírných studií
9 Helmholtz Center Geesthacht Coastal Research Institute, Německo
10 Institute of Atmospheric and Climate Sciences ETH Zurich

Práce byla podpořena pozemskými hydrologiemi NASA ROSES (NNH17ZDA00IN-THP) a NOAA MAPP NA17OAR4310127, Postdoktorandským společenstvím Lamont-Doherty a Světovým postdoktorandským společenstvím.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Hojnost života v korálových útesech je záhadná již od dob Charlese Darwina – nový výzkum poskytuje odpovědi

Ryby krmící plankton často kontrolují shromáždění ryb v oceánských korálových útesech. Uznání: Dr. Christina Skinner Studie odhaluje otevřenou mořskou vodu, která byla dříve považována...

Vysvětlují mladiství „tyrani“ – potomci masožravých dinosaurů nedostatek rozmanitosti dinosaurů?

Nový výzkum naznačuje, že potomci obrovských masožravých dinosaurů, jako je Tyrannosaurus rex, mohli zásadně přetvořit svá společenství překonáním menších konkurenčních druhů. Fotografický kredit:...

Datové limity mohou zmizet s novými optickými anténami – „světelné kroužky“

Vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley našli nový způsob řízení vlastností světelných vln, který by mohl radikálně zvýšit množství dat, která přenášejí. Ukázali...

Odhalení vzácného ošetření mrtvoly „Mud Carapace“ pro egyptské mumie – a případ falešné identity

Mumifikovaná osoba a rakev ve sbírce Nicholson Collection v muzeu křídla Chau Chak, University of Sydney. A. Mumifikovaný jedinec zabalený v moderním pouzdře...

Asteroidový prášek nalezený v kráteru uzavírá případ o tom, co zabilo dinosaury

Vědci se domnívají, že jednoznačným spojením toho, co dinosaury zabilo jejich vyhynutí, s asteroidem, který zasáhl Zemi před 66 miliony let, našli klíčový důkaz:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.