К концу XXI века засушливые территории могут охватить более 40% мировой суши, однако новое исследование показало неожиданную деталь: рост концентрации углекислого газа способен несколько затормозить этот процесс за счет изменения водообмена растений. К такому выводу пришла международная группа ученых, исследование которой опубликовано в журнале Environmental Research Letters.
Авторы работы заново оценили современную площадь засушливых земель и смоделировали изменение их границ до 2100 года. В расчетах использовали климатические наблюдения и данные 19 глобальных климатических моделей. В отличие от многих предыдущих прогнозов, исследователи дополнительно учли реакцию растений на повышение концентрации CO2.
Для определения засушливости ученые использовали соотношение количества осадков и потенциальной эвапотранспирации – максимально возможной потери воды через испарение с поверхности почвы и транспирацию растениями. Территории с индексом засушливости ниже 0,65 относят к сухим климатическим зонам.
Расчеты показали, что в базовый период 1994-2023 годов такие территории занимали около 38,58% площади суши Земли без учета Антарктиды. Самой крупной категорией остаются полузасушливые территории. С 1960 по 2023 год общая площадь сухих регионов увеличивалась, хотя в последние десятилетия скорость этого процесса снизилась.
К периоду 2071-2100 годов доля засушливых земель, в зависимости от сценария выбросов парниковых газов, может увеличиться примерно до 39,31-40,28%. При наиболее неблагоприятном сценарии прирост относительно современного базового периода составит около 2,37 млн. квадратных километров. По площади это почти сопоставимо с Алжиром.
При этом исследование заметно отличается от некоторых более ранних прогнозов, допускавших значительно более масштабное распространение засушливых зон. Причина заключается в учете физиологической реакции растений на повышение уровня углекислого газа.
При большей концентрации CO2 растения могут частично закрывать устьица – микроскопические отверстия на поверхности листьев, через которые происходит газообмен и испаряется вода. В результате транспирация уменьшается, а растительность расходует меньше влаги. Этот механизм влияет на расчет потенциального испарения и, соответственно, на определение границ засушливых территорий.
Эффект оказался достаточно существенным. Если не учитывать реакцию растений на CO2, то при сценарии высоких выбросов к концу столетия доля засушливых территорий достигала бы 42,11% вместо 40,28%. Разница составляет около 2,44 млн. квадратных километров.
Однако ученые подчеркивают, что более умеренный рост общей площади сухих земель не означает отсутствия серьезных климатических изменений. Границы отдельных климатических зон могут значительно перемещаться. При сценарии SSP5-8.5 переходы между зонами затронут около 14,75% площади суши. Иными словами, относительно небольшое изменение глобального показателя может скрывать масштабную региональную перестройку.
Одним из наиболее уязвимых регионов исследователи называют Австралию. Устойчивые или новые очаги усиления засушливости также прогнозируются на востоке Бразилии и в ряде районов Северной Африки. В то же время в некоторых частях северного и северо-западного Китая модели показывают противоположную тенденцию – увеличение увлажнения.
Для сельского хозяйства изменение границ сухих зон имеет особенно большое значение. Дефицит осадков в сочетании с высокой испаряемостью повышает нагрузку на водные ресурсы, ускоряет деградацию почв и заставляет хозяйства пересматривать технологии обработки земли, структуру севооборота и выбор культур. Ранее сообщалось о ресурсосберегающих технологиях земледелия в условиях засухи: даже внутри одного региона эффективность сельхозпроизводства сильно зависит от сочетания количества осадков, температуры и особенностей почвы.
