У басейні Хуанхе дощі стають сильнішими й більш нерівномірними

Як вивчали дощі в басейні Хуанхе

Команда на чолі з Ліжуном Хуаном (Lirong Huang) та Юнцаєм Даном (Yongcai Dang) з педагогічного університету Цілу вивчила щоденні дані про опади по всьому басейну Хуанхе. Вони використали детальний ґратчастий набір даних CHM_PRE V2, створений на основі вимірювань метеостанцій по материковому Китаю.

Замість того щоб розглядати басейн як єдине ціле, дослідники поділили його на три гідрокліматичні зони:

• верхня течія — високогірне холодне плато;
• нижня течія — зона мусонного клімату;
• середня частина — перехідна аридно–напіваридна область.

Такий підхід показав те, що середні значення по всьому басейну приховували: одна й та сама річкова система реагує на потепління клімату трьома різними способами одночасно.

Дощі не частішають, а стають сильнішими

Головний висновок роботи: екстремальні дощі посилюються, але не обов’язково стають частішими. Індекс простої добової інтенсивності (simple daily intensity index), який показує, наскільки сильно йде дощ у дні з опадами, зростав статистично значуще — приблизно на 0,08 міліметра на день за десятиліття.

Кількість опадів у «дуже вологі дні» — найсильніші зливи — збільшувалася ще швидше, на 3,63 міліметра за десятиліття. Натомість річна сума опадів у дні з дощем і максимальна добова кількість опадів за рік зростали слабо й без статистичної значущості.

Інакше кажучи, загалом дощу не стає набагато більше, але коли він випадає, то частіше у вигляді сильних злив, і більша частка річної норми концентрується в невеликій кількості дуже вологих днів.

Такий патерн відповідає очікуванням атмосферної фізики. Зі зростанням температури повітря атмосфера може утримувати приблизно на 7% більше водяної пари на кожен градус Цельсія (співвідношення Клаузіуса–Клапейрона). Ця додаткова волога «підживлює» потужніші зливи, коли складаються сприятливі умови. Попередні роботи, зокрема дослідження Аллана (Allan) і Содена (Soden) у Science та О’Гормана (O’Gorman) і Шнайдера (Schneider) у PNAS, показували, що екстремальні опади посилюються швидше, ніж середні — саме це тепер зафіксовано й у басейні Хуанхе.

Сухі періоди коротшають, але ризики не зникають

Ще один важливий результат — <strongскорочення найдовших річних сухих періодів. Максимальна кількість послідовних днів без опадів за рік зменшувалася в середньому на 1,25 дня за десятиліття.

На перший погляд, для напівпосушливого регіону це може здаватися позитивною новиною. Але дослідники підкреслюють: картина набагато складніша. Скорочення сухих періодів виявилося просторово нерівномірним, а «перебудова» сухих екстремумів не збігалася в часі й просторі з перебудовою дощових екстремумів.

У деяких зонах найсильніші дощі й тривалі сухі відрізки змінювалися в різних місцях і в різні роки. Це означає, що географія ризику повеней і географія ризику посух змінюються незалежно одна від одної: там, де зменшується посуховий ризик, може зростати загроза раптових паводків, і навпаки.

Як змінюється просторовий малюнок екстремальних опадів

Щоб відстежити, як у просторі «мігрують» зони екстремальних опадів, команда застосувала аналіз міграції центроїдів — метод, запозичений з екології, де його використовують для відстеження зміни ареалів видів. Додатково використали аналіз еволюції «гарячих точок» на основі просторової статистики Геттіса–Орда (Getis–Ord).

За 64 роки центроїд екстремальних дощів зміщувався по басейну, а «гарячі точки» сильної зливової активності з’являлися, зникали й знову виникали в інших місцях. Особливо цікавою виявилася аридно–напіваридна перехідна зона: середні тренди тут слабкі, зате «гарячі точки» екстремальних дощів виникають частіше й більш уривчасто.

Це означає, що в цій смузі екстремальні події стають не стільки інтенсивнішими в середньому, скільки більш просторово хаотичними. Для управління водними ресурсами це критично: одна й та сама територія може в межах одного року пережити і повеневі, і посушливі умови.

Три зони — три різні сценарії майбутнього

Аналіз показав принципово різні реакції трьох гідрокліматичних зон басейну Хуанхе:

• Високогірне холодне плато (район витоків на Тибетському плато) демонструє «зволожуваний» сценарій — загалом більше опадів. Це узгоджується з іншими роботами, де Тибетське плато описують як регіон, що підсилює кліматичні екстремуми під час глобального потепління.
• Мусонна зона нижньої течії показує «інтенсифікаційний» сценарій — сильніші зливи без обов’язкового збільшення загальної кількості дощу. Це відповідає поведінці східноазійського літнього мусону в умовах потепління.
• Аридно–напіваридна перехідна зона має слабкі середні тренди, але частіші переривчасті «гарячі точки» — просторово нестійкий сценарій, який найважче врахувати в плануванні.

Саме ця залежність від зони — центральний висновок роботи: щоб оцінювати зміни екстремальних опадів і пов’язані кліматичні ризики в басейні Хуанхе, недостатньо дивитися на середні показники по всій території. Потрібно аналізувати кожну гідрокліматичну зону окремо.

Наслідки для повеней, посух і управління водою

Басейн Хуанхе забезпечує водою близько 12% населення Китаю та значну частину виробництва зернових. Посилення опадів у дощові дні й більший внесок «дуже вологих» днів підвищують ризик раптових повеней, особливо на Льосовому плато, де круті схили й легко еродовані ґрунти дуже чутливі до сильних дощів.

Попередні дослідження показували, що екстремальні опади в середній течії Хуанхе різко збільшують винос наносів, загрожуючи водосховищам та інфраструктурі. Водночас асинхронна перебудова сухих періодів означає, що ризик посух не просто зменшується — він перерозподіляється, концентруючись у одних районах і слабшаючи в інших.

Для аналізу дослідники поєднали набір даних CHM_PRE V2, доступний через Національний центр даних з довкілля Тибетського плато / «Третього полюса», з цифровою моделлю рельєфу SRTM GL3 з роздільною здатністю 90 метрів. Це дозволило врахувати складний рельєф басейну, який охоплює понад 3000 метрів перепаду висот — від джерел на плато до заплав поблизу гирла — і суттєво впливає на розподіл екстремальних опадів.

Щоденна роздільна здатність даних дала змогу обчислити стандартні індекси кліматичних екстремумів, зокрема індекс простої добової інтенсивності, опади у «дуже вологі дні» та кількість послідовних сухих днів, за методикою Групи експертів із виявлення змін клімату та індексів (ETCCDI).

Що це означає для інших великих річкових басейнів

Автори роботи вважають, що зі збереженням глобального потепління екстремальні опади в басейні Хуанхе й надалі посилюватимуться та просторово перебудовуватимуться. Виявлений ними «шаблон» — домінування інтенсифікації в мусонних зонах, зволоження на плато та просторової нестійкості в перехідних аридних регіонах — може бути характерним і для інших великих басейнів, що охоплюють кілька кліматичних зон.

Від Меконгу до Нігера й Колорадо подібні гідрокліматичні перехідні басейни, ймовірно, також реагують на потепління по-різному в різних частинах. Дослідження Хуанхе пропонує методологічну «дорожню карту» для виявлення таких зонозалежних реакцій.

Для 120 мільйонів мешканців басейну Хуанхе висновок однозначний: дощовий режим змінюється, але нерівномірно. Підготовка до майбутнього означає підготовку одразу до трьох різних сценаріїв — зволоження, посилення злив і просторово мінливих екстремумів.

У басейні Хуанхе дощі стають сильнішими й більш нерівномірними з’явилася спочатку на Цікавості.

cikavosti.com