Израильские учёные нашли предел испарения, который меняет карту рисков

Исследователи Института Вейцмана показали: у испарения воды с суши есть верхний предел. Из-за этого засушливые регионы могут терять доступную воду быстрее при небольшом снижении осадков, а влажные — чаще получать избыток в виде стока и наводнений.


В прогнозах климата чаще всего обсуждают осадки: где их станет меньше, там будет суше, где больше — мокрее. Но для экосистем и людей важен не сам дождь, а то, сколько воды остаётся после «расходов» природы. Большая часть влаги возвращается в атмосферу через испарение с почвы и через растения — транспирацию. Вместе это называют эвапотранспирацией (ET).

Оставшаяся часть осадков формирует «водную отдачу» территории (water yield, WY): её можно записать просто как разницу P − ET, где P — осадки. Это та вода, которая идёт в сток, пополняет подземные горизонты и в итоге становится ресурсом для рек, водохранилищ, сельского хозяйства и городов. В обычных схемах предполагается, что в очень влажном климате ET растёт вслед за доступной энергией (солнечным излучением), то есть природа «успевает» утилизировать часть дополнительной влаги испарением.

В новой работе этот интуитивный механизм поставили под проверку наблюдениями. Авторы взяли данные глобальной сети FLUXNET, где на сотнях станций методом вихревой ковариации измеряют реальные потоки воды и энергии между экосистемой и атмосферой. В выборке исследования — 185 площадок по миру и 1041 «год данных» (site-years), то есть не модель, а измеренный обмен.

Результат оказался неожиданно жёстким: для большинства экосистем годовая эвапотранспирация выходит на «потолок» порядка 480 ± 210 мм в год и дальше почти не растёт при увеличении осадков и доступной энергии. В статье отмечается, что случаи ET выше 1000 мм в год встречались редко и в основном в отдельных тропических условиях. Другими словами, во многих климатах природа не превращает дополнительные дожди в дополнительное испарение настолько, насколько это ожидали бы классические энергетические ограничения.

Почему ET может «залипать» на одном уровне. Авторы обсуждают биологическую регуляцию: транспирация контролируется устьицами листьев, а устьица открываются не «на максимум», а так, чтобы балансировать углеродный выигрыш (фотосинтез) и риск обезвоживания. Фотосинтез имеет собственные пределы насыщения, и после определённой точки растения не получают выгоды от дальнейшего увеличения потерь воды. Тогда лишняя энергия уходит не в испарение, а в нагрев воздуха — через так называемый чувствительный тепловой поток.

Практическое следствие — усиление чувствительности WY к осадкам. Если ET почти фиксирована, то вариативность P практически напрямую превращается в вариативность P − ET. Для сухих регионов это означает ускоренное «схлопывание» доступной воды: уберите немного дождей — и разница между «доходом» и почти постоянным «расходом» быстро стремится к нулю. Когда WY становится близкой к нулю, территория перестаёт стабильно пополнять реки и подземные запасы, а растительность начинает жить на краткосрочном буфере влаги, повышая риск деградации экосистем.

Для влажных регионов логика зеркальная. Добавьте осадков — ET не поглотит избыток, и лишняя вода чаще уходит в сток. Это повышает вероятность паводков и наводнений даже в сценариях, где рост осадков выглядит «умеренным»: система не получает пропорциональной компенсации через испарение.

Авторы предлагают использовать водную отдачу как более чувствительный и интегральный индикатор климатических рисков, чем сами осадки. Он одновременно отражает атмосферную часть (сколько пришло) и биофизическую часть (сколько экосистема способна вернуть обратно), а значит, ближе к хозяйственной реальности: к тому, что происходит с речным стоком, грунтовыми водами и водоснабжением.

Важная оговорка: речь не о том, что «испарение везде одинаковое», а о том, что на уровне годовых сумм у многих экосистем проявляется предел, который плохо описывается простыми физическими зависимостями. Это не отменяет сезонности, экстремальных волн жары, роли почв и типа растительности, но меняет базовую интуицию: природа не обязана «догонять» увеличение осадков испарением.

Ещё один нюанс — масштаб. В классических водобалансовых подходах (вроде уравнения Будыко) связь между осадками, потенциальной испаряемостью и фактической ET часто оценивают на уровне водосборов и средних многолетних значений. FLUXNET даёт иной ракурс: это измерение «снизу», на уровне конкретных экосистем, где на водный обмен влияют устьица, строение кроны, гидравлика растений, распределение дождей по сезонам и даже рост концентрации CO₂, который меняет водопользование листьев. Именно поэтому эмпирический «потолок» ET оказывается ниже того, что предполагали чисто физические ограничения.

Авторы также сопоставляют выводы наблюдений с модельными проекциями и приходят к тому, что эффект усиления чувствительности WY проявляется и в расчётах будущего климата. То есть речь не только о статистике прошлого, но и о механизме, который может усиливать климатические риски по мере изменения режимов осадков.

Для практики управления водой это означает два разных набора задач. В сухих регионах — быстрее пересматривать допустимые нагрузки на водные ресурсы, снижать потери и точнее планировать повторное использование и накопление воды. В влажных — готовить инфраструктуру к более «неровному» стоку, расширять меры удержания воды в ландшафте и повышать устойчивость к паводкам.

ИЗНАНКА

Пугает не прогноз «суше» или «мокрее». Пугает то, что у суши есть предел саморегуляции через испарение: когда климат сдвигает осадки, удар по доступной воде может оказаться почти без амортизаторов.

Фото: соцсети.

Читайте, ставьте лайки, следите за обновлениями в наших социальных сетях и присылайте материалы в редакцию.

ИЗНАНКА — другая сторона событий.