Круговорот воды на Земле преодолел предел устойчивости

По мере того, как мир XXI века мчится вперед, люди в значительной степени манипулируют круговоротом воды с беспрецедентной скоростью и в беспрецедентных масштабах, чтобы удовлетворить постоянно растущие потребности стремительно растущего населения. Недавние исследования показали, что изменения в аспектах круговорота воды в природе в настоящее время вызывают дестабилизацию системы Земли в таких масштабах, с которыми современная цивилизация, возможно, никогда не сталкивалась. Об этом пишет портал Mongabay.

Вода из океанов, озер и рек поднимается в результате испарения в небо, образуя пар. Мало, кто знает, что это также парниковый газ, который, подобно углекислому газу, помогает изолировать планету от переохлаждения, чтобы поддерживать правильную температуру для поддержания жизни. Атмосферный водяной пар затем превращается в жидкость, выпадая на землю в виде осадков. Затем вода возвращается в водоемы или оседает в почве. Большое количество пресной воды также заперто в ледниках и ледяных шапках. В рамках этого цикла происходят постоянные сложные взаимодействия между тем, что ученые называют голубой и зеленой водой. Голубая вода — это реки, озера, водохранилища и возобновляемые запасы подземных вод. Зеленая вода — наземные осадки, влажность почвы.

Полностью функционирующий гидрологический цикл со сбалансированными запасами и потоками голубой и зеленой воды имеет важное значение для наземных и водных экосистем, наличия и производства продуктов питания для человека и энергетической безопасности. Он также регулирует погоду на Земле и влияет на климат. Температура атмосферы, например, зависит от испарения и конденсации влаги. При испарении вода поглощает энергию и охлаждает окружающую среду, а конденсируясь, она высвобождает энергию и нагревает окружаюущю среду.

Деятельность человека повлияла на круговорот воды, климат и экосистемы. По мере того, как в атмосфере накапливается все больше углекислого газа и метана, планета удерживает больше солнечной энергии, вызывая глобальное потепление. И чем теплее воздух, тем большее количество водяного пара может удерживать атмосфера. Это плохая новость, потому что водяной пар сам по себе является мощным парниковым газом, значительно усиливающим потепление.

Как считает Дитер Гертен, руководитель рабочей группы и координатор моделирования Земли в Потсдамском институте исследований воздействия климата и профессор климатологии и гидрологии глобальных изменений в Берлинском университете им. Гумбольдта, если в ключевых регионах, которые значительно влияют на круговорот или доступность воды (таких как Амазония) произойдут серьезные гидрологические сдвиги, то это может спровоцировать сдвиги в других регионах в виде глобальной цепной реакции.

По словам Гертена, голубая вода объединяет три крупнейших антропогенных манипуляции водного цикла: воздействие человека на характер осадков, изменения почвы по влажности и растительному покрову и забор воды для нужд человека. В исследовании, которое было проведено в 2020 году, использовался расчет суммы среднегодового стока поверхностных вод в реках, при этом предполагалось, что 30% этой воды необходимо защищать. Предельная граница использования пресной воды на планете была установлена на уровне 4000 куб. км в год. Ученые пришли к выводу, что ежегодно забирается 2600 куб. км, и человечество все еще находится в безопасной зоне. «Это заключение было немедленно подвергнуто критике, отчасти потому, что ученые уже видели множество региональных проблем, связанных с водой», — рассказал Гертен.

Согласно другим расчетам, проведенным позже, планетарная граница использования пресной воды должна быть ниже, около 2800 куб. км, что означает, что человечество уже намного ближе к опасной ситуации, чем считалось ранее. «Вода на планете более ограничена, чем мы думаем», — предупреждает Гертен.

Самая последняя и масштабная переоценка водной планетарной границы была проведена в 2022 году. «Наше предложение состоит в том, чтобы изменить название с «планетарная граница использования пресной воды» на «планетарная граница изменения пресной воды»», — говорит ведущий автор исследования Лан ван-Эрландссон из Стокгольмского центра устойчивости. «Это необходимо для того, чтобы иметь два компонента, — добавляет она, — один для зеленой воды, а другой для голубой воды».

Также был введен второй критерий — устойчивость систем Земли. К сожалению, примеры нарушений устойчивости широко распространены по всей планете. Например, тропические леса Амазонии. Теперь стало понятно, что поглощение углерода, вероятно, достигло пика там в 1990-х годах, а с тех пор изменение климата провоцировало пожары, а также глобальный спрос на сельскохозяйственные товары привел к обширной вырубке амазонских лесов. Совсем недавно и африканские тропические леса прошли пик поглощения углерода. Последствия могут усиливаться и приводить к быстрым темпам усиления засухи и обеднению биоразнообразия.

В засушливых районах изменение климата и деградация экосистем запускают порочный круг потери способности инфильтрации. В результате происходит уменьшение влажности почвы и рециркуляции влаги, что приводит к увеличению опустынивания и утрате биоразнообразия. В полярных регионах вечной мерзлоты насыщение почвы влагой может ускорить оттаивание, вызывая опасные выбросы метана, а метан является парниковым газом, который гораздо более мощный, чем углекислый газ.

Отметив тревожные признаки низкой устойчивости земной экосистемы, ученые в начале 2022 года объявили границу зеленых вод значительно нарушенной. «Это вызывает растущие риски для систем Земли в масштабах, с которыми современные цивилизации, возможно, никогда не сталкивались», — говорится в исследовании.

Еще один фактор нарушения водной системы планеты – экстремальные погодные явления, такие как наводнения и засухи. Например, на юго-восточном побережье Африки группа ученых World Weather Attribution (WWA) обнаружила, что антропогенное изменение климата увеличило вероятность и интенсивность проливных дождей, связанных с тропическими циклонами. Ученые сделали свои выводы на основе анализа тропических штормов Ана и Батисраи, обрушившихся на Мадагаскар, Мозамбик, Малави и Зимбабве в начале этого года.

И ситуация ухудшается. По данным Всемирной метеорологической организации, число бедствий, связанных с погодными, климатическими или водными опасностями, увеличилось в пять раз за последние 50 лет. С 1970 по 2019 год зафиксировано более 11 тыс. сообщений о стихийных бедствиях, в результате которых погибло более 2 млн человек и был нанесен ущерб в размере $3,64 трлн. Все это свидетельствует о меняющемся гидрологическом цикле. Из 10 крупнейших климатических бедствий с самыми большими человеческими жертвами за этот период стали засухи (650000 смертей), ураганы (577 232), наводнения (58 700) и экстремальные температуры (55 736). С экономической точки зрения в первую десятку событий вошли ураганы (убыток $521 млрд) и наводнения ($115 млрд).

«Вода настолько фундаментальна и элементарна, и в то же время так разнообразна, что не существует панацеи для решения гидрологических проблем», — говорит Гертен.