Засуха

Потрескавшаяся земля во время засухи

За́суха — это явление продолжительной нехватки воды, будь то атмосферные (осадки ниже среднего), поверхностные или грунтовые воды. Засуха может длиться месяцами или годами или может быть объявлена уже через 15 дней[1].


Возникновение[ | ]

Начало засухи обычно связано с установлением малоподвижного высокого антициклона — в результате чего наступает продолжительный (от нескольких недель до двух-трёх месяцев) период устойчивой погоды с высокими для данной местности температурами воздуха и малым количеством осадков , в результате чего снижаются влагозапасы почвы и возникает угнетение и гибель культурных растений. Обилие солнечного тепла и постепенно понижающаяся влажность воздуха создают повышенную испаряемость (атмосферная, или воздушная засуха), в связи с чем запасы почвенной влаги без пополнения их дождями истощаются (почвенная засуха). Постепенно, по мере усиления почвенной засухи, пересыхают пруды, реки, озёра, родники, — начинается гидрологическая засуха. При засухе поступление воды в растения через корневые системы затрудняется, расход влаги на транспирацию начинает превосходить её приток из почвы, водонасыщенность тканей падает, нормальные условия фотосинтеза и углеродного питания нарушаются. Многие виды растений, такие как представители семейства Cactaceae (или кактусы), обладают адаптацией к засухоустойчивости, такой как уменьшенная площадь листьев и восковые кутикулы, повышающие их способность переносить засуху. Некоторые другие виды переживают засушливые периоды в виде закопанных семян. Полуперманентная засуха порождает засушливые биомы, такие как пустыни и луга[2]. Продолжительные засухи вызывают массовые человеческие миграции и гуманитарный кризис. Большинство засушливых экосистем по своей природе имеют низкую продуктивность. Самая продолжительная засуха за всю историю человечества ( длительностью 400 лет) произошла в пустыне Атакама в Чили[3].

Типы засухи[ | ]

  • Атмосферные (или метеорологические) засухи происходят, когда в течение продолжительного времени в местности выпадает меньше среднего количества осадков[4]. Метеорологическая засуха обычно предшествует другим видам засух[5].
  • Сельскохозяйственные засухи влияют на урожайность сельскохозяйственных культур или экологию ареала. Это состояние также может возникать независимо от любого изменения уровня осадков, когда либо усиление орошения, либо почвенные условия, а также эрозия, вызванная плохо спланированными сельскохозяйственными усилиями, вызывают нехватку воды, доступной для сельскохозяйственных культур. Однако при традиционной засухе это вызвано продолжительным периодом осадков ниже среднего[6]
  • Гидрологические засухи возникают, когда запасы воды в таких источниках, как водоносные горизонты, озёра и водохранилища, падают ниже порогового уровня, необходимого для поддержания жизнедеятельности растительности для региона. Гидрологическая засуха имеет тенденцию проявляться медленнее, потому что она связана с накопленной водой, которая используется, но не пополняется. Подобно сельскохозяйственной засухе, это может быть вызвано не только отсутствием осадков. Например, в 2007 году Всемирный банк выделил Казахстану крупную сумму денег на восстановление воды, которая была отведена другим странам из Аральского моря при советской власти[7]. Подобные причины также ставят самое большое озеро Казахстана — Балхаш, под угрозу полного высыхания[8].

По мере того, как засуха продолжается, условия вокруг неё постепенно ухудшаются, и ее воздействие на местное население усиливается.

Причины засух[ | ]

Недостаток осадков[ | ]

Механизмы образования осадков подразделяются на конвективные, стратиформные[9] и орографические осадки[10]. Конвективные процессы включают в себя сильные вертикальные движения воздуха, которые могут вызвать «опрокидывание атмосферы» в этом месте в течение часа и вызвать обильные осадки[11], в то время как стратиформные процессы включают более слабые восходящие движения и менее интенсивные осадки в течение более длительного времени[12]. Осадки можно разделить на три категории в зависимости от того, выпадает ли она в виде воды, воды замерзающей при контакте с поверхностью, или льда. Засухи происходят в основном в районах, где нормальные уровни осадков сами по себе низкие. Если эти факторы не поддерживают объемы осадков, достаточные для достижения поверхности в течение достаточного времени, результатом является засуха. Засуха может быть вызвана высоким уровнем отраженного солнечного света и преобладанием систем высокого давления выше среднего, ветрами, несущими континентальные, а не океанические воздушные массы, и гребни областей высокого давления наверху могут предотвратить или ограничить развитие грозовой активности или количества осадков в одном определённом регионе. Когда регион находится в зоне засухи, механизмы обратной связи, такие как местный засушливый воздух[13], жаркие условия, которые могут способствовать образованию теплых гребней[14], и минимальная эвапотранспирация могут ухудшить условия засухи.

Сухой сезон[ | ]

В тропиках наблюдается ежегодно повторяющееся в течение нескольких месяцев уменьшение и даже прекращение атмосферных осадков вследствие смещения антициклонов, происходящего по причине перехода Солнца через плоскость экватора. В полушариях Земли, разделяемых экватором, сезоны разные и меняются попеременно. В тропическом поясе северного полушария сухой сезон длится с октября по март. В этом время дожди становятся редкими, а погода — более жаркой и солнечной. В апреле сухой сезон сменяется сезоном дождей, который длится по сентябрь. В южных тропиках, наоборот, наступает сухой сезон.

Президент США Барак Обама обсуждает с фермерами засуху в Калифорнии в 2014 году.

Засуха заставляет мигрировать в поиске воды и пищи такие виды животных, как зебры, антилопы гну, слоны. Низкая влажность также способствует распространению пожаров в лесах и саваннах[15].

Эль-Ниньо[ | ]

Эль-Ни́ньо это колебание температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана, оказывающее заметное влияние на климат. В более узком смысле Эль-Ниньо — фаза южной осцилляции, в которой область нагретых приповерхностных вод смещается к востоку. Во время явлений Эль-Ниньо в некоторых частях бассейна реки Амазонки, Колумбии и Центральной Америке бывает более сухая и жаркая погода. Зимы во время Эль-Ниньо теплее и суше, чем в среднем на северо-западе, севере Среднего Запада и северной части Среднего Востока США, поэтому в этих регионах меньше снегопадов. С декабря по февраль условия также более сухие, чем обычно, в южно-центральной Африке, в основном в Замбии, Зимбабве, Мозамбике и Ботсване. Прямое воздействие Эль-Ниньо, приводящее к более засушливым условиям, наблюдается в некоторых частях Юго-Восточной Азии и Северной Австралии, усиливая лесные пожары, усиливая дымку и резко снижая качество воздуха. Более сухие, чем обычно, условия также обычно наблюдаются в Квинсленде, внутренней части Виктории, внутреннем Новом Южном Уэльсе и восточной Тасмании с июня по август. Поскольку тёплая вода распространяется из западной части Тихого океана и Индийского океана в восточную часть Тихого океана, она вызывает обширную засуху в западной части Тихого океана. В 2014 году в Сингапуре был самый засушливый февраль с момента начала наблюдений в 1869 году: за месяц выпало всего 6,3 мм осадков, а 26 февраля температура достигла 35 ° C. В феврале 1968 года и 2005 года выпало 8,4 мм осадков [16].

Человеческая деятельность и эрозия[ | ]

Человеческая деятельность может напрямую вызвать усугубляющие факторы для возникновения засухи, такие как чрезмерное земледелие, чрезмерное орошение[17], вырубка лесов и эрозия, что отрицательно сказывается на способности земли удерживать воду. В засушливом климате основным источником эрозии является ветер. Эрозия часто является результатом перемещения материала ветром. Взвешенные частицы воздействуют на твёрдые объекты, вызывая эрозию за счет абразии. Ветровая эрозия обычно происходит в районах с небольшой растительностью или без неё, часто в районах, где осадков недостаточно для поддержания растительности[18].

Изменение климата[ | ]

Ожидается, что глобальное изменение климата вызовет засухи, которые окажут существенное влияние на сельское хозяйство во всём мире[19][20], и особенно в развивающихся странах[21][22][23]. Наряду с засухой в одних районах, наводнения и эрозия могут усилиться в других. Некоторые предлагаемые решения по борьбе с глобальным потеплением, в которых основное внимание уделяется более активным методам, а именно управлению солнечным излучением за счет использования космического зонта, также могут нести повышенную вероятность засухи.

Согласно Специальному докладу об изменении климата и земель Межправительственной группы экспертов по изменению климата, изменение климата увеличивает засуху и опустынивание и затрагивает сотни миллионов человек. Зона поражения включает большие территории в Африке, Азии, Австралии и Южной Америке[24].

Погибшие антилопы в Намибии во врмя засухи в Южной Африке в 2018–2019 гг.

Последствия[ | ]

Последствия засухи и нехватки воды можно разделить на три группы: экологические, экономические и социальные.

  • Экологические — более низкие уровни поверхностных и подземных вод, более низкие уровни стока (снижение ниже минимального, что ведет к прямой опасности для жизни земноводных), повышенное загрязнение поверхностных вод, высыхание водно-болотных угодий, увеличение количества пожаров, более высокая интенсивность дефляции, потеря биоразнообразия, ухудшение здоровья деревьев и появление вредителей и болезней дендроидов.
  • Экономические — снижение объёмов производства сельскохозяйственных культур, лесов, дичи и рыболовства, более высокие затраты на производство продуктов питания, более низкие уровни производства энергии на гидроэлектростанциях, убытки, вызванные истощением водных ресурсов, приносимых туризмом и транспортными доходами, проблемы с водоснабжением для энергетического сектора и технологических процессов в металлургической, горнодобывающей, химической, бумажной, деревообрабатывающей, пищевой промышленности и т. д., нарушение водоснабжения муниципальных хозяйств.
  • Социальные — негативное воздействие на здоровье людей, непосредственно подвергшихся воздействию засухи (чрезмерная жара), возможное ограничение водоснабжения, повышенный уровень загрязнения, высокие затраты на продукты питания, стресс, вызванный неурожаем, и т. Это объясняет, почему засухи и нехватка пресной воды являются факторами, увеличивающими разрыв между развитыми и развивающимися странами[25].

Эффекты различаются в зависимости от уязвимости. Например, фермеры, ведущие натуральное хозяйство, с большей вероятностью будут мигрировать во время засухи, потому что у них нет альтернативных источников пищи. Районы, население которых зависит от источников воды как основного источника пищи, более уязвимы для голода.

Общие последствия засухи[ | ]

Общие последствия засухи включают:

  • Снижение роста или продуктивности урожая и продуктивности домашнего скота;
  • Пыльные бури, когда засуха поражает территорию, страдающую от опустынивания и эрозии;
  • Ущерб среде обитания, затрагивающий как наземных, так и водных животных[26];
  • Голод — засуха дает слишком мало воды для выращивания продовольственных культур;
  • Недоедание, обезвоживание и сопутствующие им заболевания;
  • Массовая миграция, приводящая к внутренним миграциям и международным беженцам;
  • Снижение производства электроэнергии из-за уменьшения расхода воды через плотины гидроэлектростанций[27];
  • Нехватка воды для промышленных пользователей[28][29];
  • Миграция змей, которая приводит к укусам змей[30];
  • Социальная нестабильность
  • Война за природные ресурсы, включая воду и продукты питания
  • Лесные пожары, такие как лесные пожары в Австралии, становятся более обычным явлением во время засухи и могут привести к гибели людей[31];
  • Воздействие и окисление кислых сульфатных почв из-за падения уровня поверхностных и грунтовых вод[32][33][34];
  • Накопление цианотоксинов в пищевых цепочках и водоснабжении (некоторые из них являются одними из самых сильных токсинов, известных науке) может в долгосрочной перспективе вызывать рак с низким уровнем воздействия[35]. Высокие уровни микроцистина были обнаружены в моллюсках и пресноводных источниках в Сан-Франциско в штате Калифорния в 2016 году.

Только в Африке с 1970 по 2010 годы число погибших от засух составляет 1 млн человек [36].

В Центральной России в 1972, 1992, 2002 и 2010 годах из-за продолжительной жары и засухи возникли многочисленные лесные и торфяные пожары[37], что привело к задымлению Москвы и многих других городов и многочисленным нарушениям здоровья у людей.

Защита и смягчение последствий[ | ]

В сельском хозяйстве люди могут эффективно смягчить большую часть последствий засухи за счет орошения и севооборота. Неспособность разработать адекватные стратегии смягчения последствий засухи в современную эпоху оборачивается серьезными человеческими жертвами, усугубляемыми постоянно растущей плотностью населения. Президент США Франклин Рузвельт 27 апреля 1935 года подписал документы о создании Службы охраны почв — в настоящее время Служба охраны природных ресурсов[en]. Образцы закона были отправлены в каждый штат для принятия. Это были первые устойчивые практические программы по сокращению будущей уязвимости к засухе, создавшие агентства, которые первыми начали уделять особое внимание мерам по сохранению почвы для защиты сельскохозяйственных земель сегодня. Лишь в 1950-х годах в существующие законы было внесено значение, придаваемое сохранению водных ресурсов[38].

Раздача воды на Маршалловых островах во время Эль-Ниньо

Стратегии защиты от засухи[ | ]

Стратегии защиты от засухи, смягчения ее последствий или оказания помощи включают:

  • Постройку плотин — многие плотины и связанные с ними водохранилища обеспечивают дополнительную воду во время засухи[39].
  • Засев облаков — форма преднамеренного изменения погоды, чтобы искусственно вызвать выпадение дождя[40]. Эта тема остается горячо обсуждаемой, поскольку Национальный исследовательский совет США опубликовал в 2004 году отчёт, в котором говорится, что на сегодняшний день до сих пор нет убедительных научных доказательств эффективности преднамеренного изменения погоды [41].
  • Опреснение морской воды и использование её для орошения или потребления[42].
  • Мониторинг засухи — постоянное наблюдение за уровнем осадков и сравнение с текущими уровнями использования воды может помочь предотвратить искусственную засуху. Например, анализ водопользования в Йемене показал, что уровень грунтовых (подземных) вод подвергается серьёзному риску из-за чрезмерного использования[43]. Тщательный мониторинг уровня влажности также может помочь предсказать повышенный риск лесных пожаров с использованием таких показателей, как индекс засухи Китча-Байрама[en][31] или индекс засухи Палмера[en].
  • Землепользование — тщательно спланированный севооборот может помочь свести к минимуму эрозию и позволить фермерам высаживать менее зависимые от воды культуры в более засушливые годы.
  • Ограничение использования воды на открытом воздухе. Регулирование использования спринклеров, шлангов или вёдер на открытых растениях, наполнении бассейнов и других водоёмких домашних работах по обслуживанию.
  • Сбор дождевой воды — сбор и хранение дождевой воды с крыш или других подходящих водосборов.
  • Оборотная вода — бывшие сточные воды, обработанные и очищенные для повторного использования.
  • Строительство каналов или перенаправление рек в качестве массовых попыток орошения в районах, подверженных засухе.

См. также[ | ]

Примечания[ | ]

  1. It’s a scorcher - and Ireland is officially 'in drought' (англ.). Дата обращения: 20 мая 2021.
  2. Keddy, P.A. (2007), Plants and Vegetation: Origins, Processes, Consequences, Cambridge, UK.: Cambridge University Press, ISBN 978-0521864800 
  3. Driest Place: Atacama Desert, Chile (англ.). Extreme Science. Дата обращения: 25 сентября 2016..
  4. Swain, S; et al. (2017). “Application of SPI, EDI and PNPI using MSWEP precipitation data over Marathwada, India”. IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS). 2017: 5505—5507. DOI:10.1109/IGARSS.2017.8128250. ISBN 978-1-5090-4951-6.
  5. What is a Drought? (англ.). National Oceanic and Atmospheric Administration (August 2006). Дата обращения: 10 апреля 2007.
  6. The alleviating trend of drought in the Huang-Huai-Hai Plain of China based on the daily SPEI. International Journal of Climatology.2015. doi:10.1002/joc.4244 Wang, Qianfeng, Shi, Peijun, Lei, Tianjie, Geng, Guangpo, Liu, Jinghui, Mo, Xinyu, Li, Xiaohan, Zhou, Hongkui. and Wu, Jianjun
  7. BBC NEWS - Asia-Pacific - Dam project aims to save Aral Sea, bbc.co.uk (9 апреля 2007).
  8. BBC NEWS - Asia-Pacific - Kazakh lake 'could dry up', bbc.co.uk (15 января 2004).
  9. Emmanouil N. Anagnostou (2004). “A convective/stratiform precipitation classification algorithm for volume scanning weather radar observations”. Meteorological Applications. 11 (4): 291—300. Bibcode:2004MeApp..11..291A. DOI:10.1017/S1350482704001409.
  10. A.J. Dore; M. Mousavi-Baygi; R.I. Smith; J. Hall; D. Fowler; T.W. Choularton (June 2006). “A model of annual orographic precipitation and acid deposition and its application to Snowdonia”. Atmospheric Environment. 40 (18): 3316—3326. Bibcode:2006AtmEn..40.3316D. DOI:10.1016/j.atmosenv.2006.01.043.
  11. Robert Penrose Pearce. Meteorology at the Millennium. — Academic Press, 2002. — P. 66. — ISBN 978-0-12-548035-2.
  12. Houze, Robert A., Jr. Cloud dynamics. — San Diego : Academic Press, 1993. — ISBN 9780080502106.
  13. Roland Paepe. Greenhouse Effect, Sea Level and Drought / Roland Paepe, Rhodes Whitmore Fairbridge, Saskia Jelgersma. — Springer Science & Business Media, 1990. — P. 22. — ISBN 978-0792310174.
  14. Joseph S. D'Aleo. The Oryx Resource Guide to El Niño and La Niña / Joseph S. D'Aleo, Pamela G. Grube. — Greenwood Publishing Group, 2002. — P. 48–49. — ISBN 978-1573563789.
  15. Wet & Dry Seasons (англ.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 23 декабря 2018. Архивировано 20 марта 2012 года.
  16. channelnewsasia.com - February 2010 is driest month for S'pore since records began in 1869 (англ.) (3 March 2010). Дата обращения: 5 ноября 2017. Архивировано 3 марта 2010 года.
  17. A biblical tragedy as Sea of Galilee faces drought (англ.).
  18. United States Geological Survey. Dunes – Getting Started (англ.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 21 марта 2009. Архивировано 22 июня 2012 года.
  19. NOAA Drought and climate change: implications for the West Архивировано 25 июня 2008 года. December 2002
  20. Smith, Adam B.; Katz, Richard W. (2013). “Smith A.B. and R. Katz, 2013: U.S. Billion-dollar weather and climate disasters: Data sources, trends, accuracy and biases” (PDF). Natural Hazards. 67 (2): 387—410. DOI:10.1007/s11069-013-0566-5. Дата обращения 5 November 2017.
  21. Finfacts: Irish business, finance news on economics. finfacts.com.
  22. Fuel costs, drought influence price increase Архивировано 13 сентября 2012 года.
  23. Nigerian Scholar Links Drought, Climate Change to Conflict in Africa - US Department of State. state.gov. Архивировано 28 октября 2005 года.
  24. Summary for Policymakers. In: Climate Change and Land: an IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems. — Intergovernmental Panel on Climate Change, 2019. — P. 5–8.
  25. Prokurat, Sergiusz (2015). “Drought and water shortages in Asia as a threat and economic problem” (PDF). Journal of Modern Science. 26 (3). Дата обращения 4 August 2016.
  26. C.Michael Hogan. 2010. Abiotic factor. Ed. Emily Monosson. Encyclopedia of Earth. National Council for Science and the Environment, Washington DC Архивировано 8 июня 2013 года.
  27. Drought affecting US hydroelectric production | Daily Estimate Архивировано 2 октября 2011 года.
  28. Parched village sues to shut tap at Coke / Drought-hit Indians say plant draining groundwater. SFGate (6 марта 2005).
  29. Sweden closes nuclear plants over safety fears (недоступная ссылка). Greenpeace International. Дата обращения: 6 февраля 2016. Архивировано 10 января 2009 года.
  30. BBC NEWS - Asia-Pacific - Australians face snake invasion, bbc.co.uk (20 января 2007).
  31. 1 2 TFS Article. tamu.edu. Архивировано 11 июля 2003 года.
  32. Mosley LM, Zammit B, Jolley A, and Barnett L (2014). Acidification of lake water due to drought. Journal of Hydrology. 511: 484–493.
  33. Mosley LM, Palmer D, Leyden E, Fitzpatrick R, and Shand P (2014). Acidification of floodplains due to river level decline during drought. Journal of Contaminant Hydrology 161: 10–23.
  34. Mosley LM, Palmer D, Leyden E, Fitzpatrick R, and Shand P (2014). Changes in acidity and metal geochemistry in soils, groundwater, drain and river water in the Lower Murray River after a severe drought. Science of the Total Environment 485–486: 281–291.
  35. Toxins from freshwater algae found in San Francisco Bay shellfish. Дата обращения: 5 ноября 2017.
  36. Стихийные бедствия и техногенные катастрофы, 2012.
  37. Нас ждёт жара и пожары
  38. State Conservation District Laws Development and Variations – NRCS. usda.gov.
  39. Should California build dams, reservoirs to help with future droughts? (1 июня 2014).
  40. Cloud seeding helps alleviate drought. chinadaily.com.cn.
  41. NRC. Critical Issues in Weather Modification Research. — 2003. — ISBN 978-0-309-09053-7. — doi:10.17226/10829.
  42. City of Santa Barbara. Desalinization (22 декабря 2014). Дата обращения: 18 февраля 2015.
  43. BBC's/From Our Own Correspondent on khat water usage

Литература[ | ]