Экогидрология стремительно развивалась в последние несколько десятилетий. Поиск по теме "экогидрология" в Web of Science демонстрирует экспоненциальный рост числа как публикаций, так и цитирований. Число публикаций и упоминаний увеличилось с 7 и 6 (соответственно) в 2000 году до 65 и 1262 к настоящему моменту.
Экогидрология (хоть это определение и вызывает дискуссии среди некоторых ученых) по сути своей является наукой, занимающейся взаимодействием между экологическими и гидрологическими процессами. В отличие от традиционной гидрологии, экогидрология в большей степени ориентирована на "экологический" компонент.
Во многих последних экогидрологических исследованиях основное внимание уделяется взаимодействию климата, почвы и растительности в природных экосистемах. Перемены в природных (например, засухи и наводнения) и антропогенных (например, изменения в землепользовании и рост населения) факторах, несомненно, повлияют на гидрологические циклы и доступность воды во всех природных и искусственных экосистемах.
Более глубокое понимание механизма и последствий изменений гидрологических процессов для экосистем и обществ повысит нашу способность разрабатывать эффективные стратегии адаптации для минимизации неблагоприятного воздействия гидрологических изменений. Поэтому экогидрология (как в естественных, так и в антропогенных ландшафтах) необходима для содействия решению многих неотложных экологических и ресурсных проблем современности, особенно связанных с нехваткой воды и продовольствия. Хочется верить, что экогидрологи будут все чаще привлекаться к решению вопросов, касающихся растительности и изменениях климата.
В этой статье я хотел бы осветить три новых и важных достижения экогидрологии:
1. Новое понимание последствий антропогенной деятельности (например, обезлесение, управление водными ресурсами) и изменения климата для водных циклов, качества воды и биогеохимической динамики в различных географических и социально-экономических условиях.
В 2012 проводились исследования для оценки влияния расширения плантаций на режимы стока для 15 водосборных бассейнов Австралии с площадью от 0,6 до 1136 км2. И выводы были неутешительными. Исследователи обобщили важнейшие проблемы глобальных засушливых земель, сталкивающихся с изменением климата, такие как: рост населения, сельское хозяйство и продовольственная стабильность, опустынивание и неконтролируемое разрастание кустистых растений, и обсудили разработку инструментов исследований для решения этих важнейших проблем. Также было изучено влияние внутренней неоднородности оазисов на механизм самоподдержания оазисов с помощью мезомасштабной модели и спутниковых наблюдений. Используя специально созданную модель водного баланса, ученые оценили воздействие водозаборов и изменения климата на речной сток и убедились в необходимости комплексного и четкого моделирования для эффективного управления водными ресурсами.
2. Разработка новых, более совершенных инструментов экогидрологических исследований, таких как комплексные имитационные модели, дистанционное зондирование, изотопные методы и вихревые флюсовые методы.
Вот ряд примеров успешного применения новых технологий: Доктор Елена Захарова в 2012 году проанализировала результаты аэродинамического радиометра для изучения океана и суши (CAROLS), полученные с помощью новейшей оптической системы (VOD). Данные с высоким разрешением определенно будут интересны как гидрологическому, так и биогеохимическому сообществу.
Китайскими учеными были смоделированы гидрологические эффекты восстановления растительности на Лессовом Плато. Была проведена оценка различных методов изучения растительности и почвы с помощью гидрометрических измерений, моделирования и анализа стабильных изотопов. Также они изучили взаимосвязь между уровнем растительности и водным балансом экосистемы (т.е. индекс дефицита воды) на основе Нормализованного Индекса Различий Растительного Покрова (NDVI) и обнаружили, что потепление и дефицит воды оказывают негативное влияние на активность растительности в регионе.
3. Тематические исследования влияния экологических и антропогенных возмущений на экогидрологические потоки.
Опять же, китайские ученые провели оценку бассейна реки Хэйхэ на северо-западе Китая. Их результаты показали, что изменения в речном стоке могут происходить в противоположных направлениях из-за сложных связей между лесными экосистемами и изменением климата.
Это исследование продемонстрировало баланс между поредением лесов и изменением климата, когда абсолютная сила воздействия от нарушения лесного покрова (увеличение стока) перевешивает силу воздействия от изменения климата (уменьшение стока).
Также исследователи применили новый индекс оценки потерь почвы к водоразделу Яньхэ на Лессовом Плато и сравнили его с традиционным методом RUSLE для оценки эрозии почвы. На основе этих анализов они могли бы в будущем определить местоположение основных районов эрозии почв для дальнейшего планирования землепользования. Это небольшое, но важное исследование позволило по-новому взглянуть на сложные взаимосвязи между водопользованием, осадками, почвенными водами и землепользованием в сложной местности.
Итог
Большинство примеров в этой статье были написаны на основе исследований, проведенных в засушливых районах, где недостаток водных ресурсов особенно заметен, а экосистемы наиболее уязвимы к глобальным изменениям. И эти примеры демонстрируют быстрое развитие всех аспектов экогидрологических наук на всех континентах.
Еще важнее то, что эти исследования повышают осведомленность о воздействии различных аспектов изменения климата на экогидрологические процессы. Я надеюсь, что читатели сделают выводы и приблизятся к лучшему пониманию экологических и гидрологических процессов, которые помогут решить возникающие экологические проблемы в нашем изменчивом мире.