«Контуры разрушения»: как работают и чем важны для охраны природы (часть 2)

Пустыня Гоби и Монгольское плато. Источник: https://commons.wikimedia.org/

«Самораскручивание» опустынивания на Монгольском плато.

Другой красивейший контур разрушения описан для опустынивания на Монгольском плато (Peng Zhang et al., 2020). Авторы анализировали годичные кольца хвойных деревьев за последние 260 лет (они особенно резко реагируют на аномально жаркие и засушливые годы, рис.7). Помимо того, что в последнее время они случаются чаще, каждый раз их приход запускает положительную обратную связь (рис.8). Влажность почвы снижается, а её температура растёт, что продлевает период жары и делает его стрессирующее воздействие на растительность всё устойчивей (рис.6). Покров растительности, и дотоле неплотный, ещё больше прореживается, оставшиеся растения ослабляются, и чем дальше это зашло, тем труднее восстановиться, процесс развивается по нарастающей.

Рисунок 6. Тенденции изменений числа жарких дней июля-августа (число таких дней/месяц/год, А) и влажности почвы (кг влаги/м2/месяц/год, В) за 1979-2021 гг. Центральной, Восточной и Юго-восточной Азии.

Рассмотрим рисунок 6. Чёрная рамка — район исследований. Направленность и амплитуда изменений показаны цветом, чем насыщенней красный, тем интенсивнее рост параметра, насыщенней синий — падение. Чёрные точки — районы, где выявленные тренды значимы при Р<0,05: крупные треугольники и круги — места, где получены данные по годичным кольцам, использованные для реконструкции внутри- и межгодовых колебаний числа исключительно жарких дней и влажности почвы. Одновременно снижается водность рек, сокращается площадь озёр и падает их число (на 26%) — как и вообще в данном регионе, а также на Ближнем и Среднем Востоке в последние 30 лет. То есть благодаря этому контуру разрушения взаимодействие волн жары с пересушенной почвой превращает сухие степи и полупустыни в пустыни.

Рисунок 7. Реконструкции, основанные на годичных кольцах, А — число исключительно жарких дней июля-августа, В — влажность почвы на протяжении 1750-2002 гг. Сплошные чёрные линии — реконструкция динамики, серые полосы — диапазон варьирования, определённый как ±σ. Красные и синие линии в А — эмпирические данные, полученные по данным ERA-interim (Европейский проект прогнозов атмосферной динамики, выполненных на основе данных повторного анализа среднесрочных интервалов, сперва длиной в 40, потом в 5 лет, с пространственным разрешением 31 км) и наземных станций. Красная, голубая, синяя и розовая линии в (B) — аномалии влажности почвы по данным ряда долговременных проектов по оценке запасов воды в почве JULES-Sheffield (1948-2010 гг.), JULES-JRA55 (1979-2017 гг.) и GLDAS-1 (1979-2017 гг.), и GRACE, 2002-2016 гг. относительно базы в 35 кг/м2. Пунктирные горизонтальные линии — среднеустойчивое значение в 1750-2002 гг., коэффициенты корреляции рассчитаны между реконструкцией по древесным кольцам и данными ERA (A); реконструкцией и данными по влажности почвы в JULES-Sheffield (В). r1дифф. — коэффициент корреляции для первой разности данных временных рядов.

Запуск контуров разрушения создаёт так называемый переломный момент (англ. tipping point, он же «точка невозврата»), когда количественные изменения биогеоценоза под антропогенной нагрузкой переходят в качественные, необратимо превращающие его в нечто кардинально иное (согласно имеющейся типологии лесов, местообитаний, ландшафтов и так далее единиц). После запуска одно лишь уменьшение воздействий проблему уже не решает, нужно блокировать включившуюся положительную обратную связь, причём как можно быстрее. Скажем, опустынивание на Монгольском плато, перейдя некоторую критическую границу, само себя не только поддерживает, но и усиливает, см. фильм https://www.youtube.com/watch?v=QXuXtwh4PbE

Рисунок 8. Сравнение данных об экстремальном варьировании обоих исследованных параметров, жары-засушливости и запаса почвенной влаги в июле-августе, на протяжении последних 260 лет.

Рассмотрим рисунок 8. А. Собственно изменчивость обоих параметров показана значениями Z-критерия знаков на левой оси абсцисс для первого и правой для второго (чем больше Z, тем значительней вариации в (+) или (-) сторону). Долговременные тренды изменений показаны чёрной и синей линией соответственно, а также насыщенностью красного и синего цвета фона: чем краснее, тем жарче и суше, чем синее — наоборот. В. Корреляции числа экстремально жарких дней (чёрные линии) и влажности почвы, рассчитанные по 31-летним интервалам на основе данных реконструкции по древесным кольцам (1750-2005 гг.) или по данным проекта JULES-Sheffield (1967-2011 гг.), светлый пунктир — корреляции значимы при Р<0,05. Синяя линия — долговременные колебания влажности почвы, тонкие линии — низкочастотные колебания обоих параметров.

Первую часть статьи можно прочитать здесь.

Продолжение следует.

Автор — Владимир Фридман (wolf_kitses), для «XX2 ВЕКа».

Вам также может быть интересно: