Table of Contents

Понимание устойчивых погодных условий: драйверы засухи и наводнения

Стойкие погодные условия — длительные периоды, характеризующиеся аномально низкими или высокими осадками, — представляют собой некоторые из наиболее значительных проблем для сообществ, экономики и экосистем во всем мире. В отличие от переходных событий, таких как штормы или короткие волны тепла, эти длительные явления могут длиться в течение недель, месяцев или даже лет, что глубоко влияет на доступность воды, производительность сельского хозяйства и устойчивость инфраструктуры. Сочетание сложных механизмов, которые запирают погоду в устойчивые сухие или влажные состояния, имеет решающее значение для эффективного планирования, управления ресурсами и долгосрочных стратегий адаптации к климату.

В этой статье рассматриваются атмосферные и океанические силы, которые приводят к постоянным засухам и наводнениям, исследуется широкий спектр их последствий и освещаются региональные различия, которые влияют на то, как проявляются эти события. Кроме того, в ней излагаются действенные стратегии смягчения последствий и адаптации, основанные на последних научных выводах и практических подходах к управлению. Переходя от реактивных ответов к активному укреплению устойчивости, сообщества могут лучше подготовиться к растущим проблемам, возникающим в связи с изменением климата.

Машинный зал: атмосферные и океанические водители

Стойкие погодные условия не происходят случайным образом; они обычно поддерживаются крупномасштабными взаимодействиями между атмосферной циркуляцией и океаническими условиями. Среди наиболее влиятельных драйверов - струйный поток и колебания океан-атмосферы, такие как Эль-Ниньо-Южное колебание (ENSO).

Блокировка Jet Stream

Струйный поток — это быстротекущая река воздуха высоко в атмосфере, которая направляет погодные системы через средние широты, обычно перемещаясь с запада на восток. В типичных условиях он волнообразно движется, облегчая прогрессирование погодных фронтов. Однако струйный поток может стать стационарным или «заблокированным», образуя высокоамплитудную извилистую структуру, которая задерживает погодные системы в регионе на длительные периоды — иногда недели.

Когда хребет высокого давления запирается на месте, он часто приносит устойчивое ясное небо, интенсивное солнечное излучение и накопление тепла, что приводит к засухе. И наоборот, когда корыто низкого давления задерживается, оно может переносить повторяющиеся штормы над той же областью, что приводит к неустанным осадкам и наводнениям. Такие блокирующие события были ответственны за многочисленные экстремальные погодные эпизоды во всем мире, включая российскую жару 2010 года и засуху, и затяжную засуху в Калифорнии 2014 года.

Эль-Ниньо-Южное колебание (ENSO)

Эль-Ниньо-Южное колебание является квазипериодическим климатическим явлением, вызванным колебаниями температуры поверхности моря в центральной и восточной тропической части Тихого океана. Это колебание глубоко влияет на глобальные погодные условия, изменяя циркуляцию атмосферы и пояса осадков.

Во время фазы Эль-Ниньо, более теплые, чем средние океанские воды, сдвигают осадки на восток, часто вызывая засуху в Юго-Восточной Азии, Австралии и частях Африки, в то время как увеличивая риски наводнений вдоль западного побережья Южной Америки и южных Соединенных Штатов. И наоборот, фаза Ла-Нинья, характеризующаяся более прохладными тихоокеанскими водами, имеет тенденцию приносить засуху в юго-западные Соединенные Штаты и Южную Америку, но увеличивает количество осадков в Австралии и Юго-Восточной Азии.

Эти фазы ENSO не только влияют на региональные осадки, но также влияют на частоту и интенсивность тропических циклонов, изменчивость муссонов и даже риски лесных пожаров во всем мире, что делает их критически важными инструментами для сезонного прогнозирования погоды и готовности к стихийным бедствиям.

Key drivers of persistent weather patterns include:
  • Атмосферная блокировка: Стационарные системы высокого или низкого давления, которые блокируют погодные условия на месте в течение длительного времени.
  • Связь океан-атмосфера: Явления, подобные Эль-Ниньо и Ла-Нинья, которые меняют глобальные модели осадков и атмосферную циркуляцию.
  • Аномалии температуры поверхности моря: Постоянные теплые или прохладные пятна в океане, которые модулируют конвекцию, количество осадков и развитие шторма.
  • Обратная связь поверхности земли: Условия влажности почвы, которые усиливают или подавляют местные температуры и осадки посредством процессов испарения и теплообмена, усиливая состояния засухи или наводнения.

Понимание засухи: катастрофа с медленным движением

Засуха — это постепенная и часто коварная природная опасность, которая разворачивается в течение нескольких месяцев или лет. Это не просто отсутствие осадков, но сложное взаимодействие между дефицитом осадков, повышенными температурами и повышенными темпами испарения и транспирации. Признание засухи на ранней стадии является сложной задачей, потому что ее последствия накапливаются медленно, но могут иметь разрушительные последствия для экосистем, сельского хозяйства и человеческих обществ.

Виды засухи

Засуха проявляется в нескольких взаимосвязанных формах, каждая из которых имеет уникальные характеристики и воздействия:

  • Метеорологическая засуха: Метеорологическая засуха: Определена длительным периодом осадков ниже среднего. Она служит начальным триггером для последующих типов засухи, но не всегда сразу влияет на экосистемы или деятельность человека.
  • Сельскохозяйственная засуха: Возникает, когда влажность почвы недостаточна для удовлетворения потребностей в воде для сельскохозяйственных культур, что может произойти, даже если осадки кажутся нормальными, но температура и испарение повышены.
  • Гидрологическая засуха: Характеризуется снижением стока, уровня водохранилищ и запасов подземных вод. Этот эффект отставания часто возникает после метеорологических и сельскохозяйственных засух и имеет прямые последствия для систем водоснабжения.
  • Социально-экономическая засуха: Когда нехватка воды начинает влиять на деятельность человека, такую как сельское хозяйство, производство энергии, промышленность и внутреннее потребление, что приводит к экономическим потерям и социальному стрессу.

Понимание этих категорий засухи позволяет улучшить мониторинг и целенаправленные меры реагирования, адаптированные к конкретным этапам и секторам, затронутым засухой.

Понимание наводнения: быстрая угроза начала

Наводнения являются наиболее частыми стихийными бедствиями в мире, которые приводят к значительным человеческим жертвам, имущественному ущербу и экономическим потрясениям. Они возникают в результате различных механизмов, которые часто усугубляются постоянными влажными погодными условиями. В то время как внезапные наводнения являются результатом интенсивных кратковременных осадков, крупномасштабные наводнения обычно возникают в результате устойчивых, широко распространенных осадков.

Виды наводнений

  • Ривриновое наводнение: Происходит, когда реки и ручьи переполняют свои берега из-за продолжительных сильных осадков или ускоренного таяния снега.Это архетипическое наводнение, связанное с стойкой влажной погодой и способное поражать обширные поймы.
  • Прибрежные наводнения: Движимые штормовыми нагонами тропических циклонов или не-востоков, где сильные наземные ветры толкают морскую воду внутрь страны. Повышение уровня моря и оседание суши увеличивают частоту и тяжесть таких событий.
  • Городское наводнение: Происходит, когда непроницаемые поверхности, такие как бетон, предотвращают проникновение воды, подавляющую дренажную инфраструктуру. Оно может происходить независимо от речных или прибрежных наводнений и усугубляется быстрой урбанизацией.
  • Плювиальное наводнение: Наводнение поверхностных вод, вызванное непосредственно интенсивными осадками, превышающими дренажную способность земли. Это распространено как в городских, так и в сельских районах и часто происходит без каких-либо близлежащих переливающихся водоемов.

Каждый тип наводнения требует конкретных стратегий готовности и реагирования, подчеркивая важность локализованных оценок рисков.

Региональные различия: глобальная перспектива

Постоянные засухи и наводнения по-разному проявляются по всему миру, определяемые региональной климатической динамикой, географией и устойчивостью инфраструктуры. Понимание этих региональных характеристик имеет важное значение для разработки эффективных мер адаптации, ориентированных на конкретные места.

Северная Америка

Западные Соединенные Штаты сталкиваются с периодическими многолетними «мегазасухами», которые усилились в условиях изменения климата и увеличения спроса на воду. Такие регионы, как Центральная долина Калифорнии, в значительной степени зависят от снежного покрова и водохранилищ для орошения, что делает их уязвимыми для «снежных засух», где сокращение накопления снега снижает доступность воды весной и летом. И наоборот, побережье Мексиканского залива и Атлантическое побережье испытывают более частые и интенсивные сильные дожди и ураганы, которые часто останавливаются и вызывают катастрофические наводнения, как это наблюдалось во время урагана Харви в 2017 году.

Европа

Южная Европа, включая Испанию, Португалию и Италию, все чаще страдает от сильных засух, которые угрожают сельскому хозяйству, гидроэнергетике и городским водоснабжению. В Центральной и Северной Европе наблюдается рост стойких наводнений, связанных с медленно движущимися атмосферными реками и блокирующими моделями, с крупными наводнениями на реках Дунай и Рейн в последние годы. Европейская жара и засуха 2022 года продемонстрировали, как атмосферная блокировка может одновременно влиять на энергетику, сельское хозяйство и общественное здравоохранение во многих странах.

Азия

Азиатская муссонный система является доминирующей движущей силой как засух, так и наводнений по всему континенту. Слабый сезон муссонов может вызвать сильные засухи, затрагивающие миллионы людей в Индии, Юго-Восточной Азии и Китае, подрывая продовольственную безопасность и доступность воды. И наоборот, сильный муссон, часто находящийся под влиянием Ла-Нинья, может вызвать разрушительные наводнения в дельте Ганга-Брахмапутры, бассейне Меконга и долине реки Янцзы. Быстро растущие прибрежные мегаполисы, такие как Мумбаи, Бангкок и Шанхай, сталкиваются с повышенными рисками наводнений из-за сочетания речных и прибрежных наводнений, усугубляемых оседанием и повышением уровня моря.

Африка

Африканский Рог, включая Сомали, Эфиопию и Кению, пострадал от некоторых из самых сильных в мире постоянных засух в последние десятилетия, вызванных событиями Ла-Нинья и повышением температуры. Эти засухи привели к широкомасштабному голоду, перемещению и конфликтам. Между тем, такие регионы, как Западная Африка, испытывают интенсивные риски наводнений, часто от тропических штормов и муссонных дождей, а регион Сахель особенно чувствителен к изменчивости в западноафриканском муссоне. Наводнение может нарушить сельское хозяйство, инфраструктуру и системы здравоохранения, усугубляя уязвимость.

Южная Америка

В бассейне Амазонки наблюдаются как сильные засухи, так и наводнения. Длительные засухи снижают уровень рек, изолируют сообщества и увеличивают риски лесных пожаров, угрожающие биоразнообразию и хранению углерода. И наоборот, постоянные сильные ливни вызывают обширные наводнения вдоль Амазонки и ее притоков, нанося ущерб экосистемам и инфраструктуре. Сельскохозяйственные зоны Аргентины, Бразилии и Уругвая уязвимы к засухе во время фаз Ла-Нинья, влияя на глобальные товарные рынки, такие как соя и говядина.

Всестороннее воздействие на все сектора

Последствия постоянных засух и наводнений выходят далеко за рамки непосредственных погодных явлений, каскадируя через взаимосвязанные природные и человеческие системы с глубокими социально-экономическими и экологическими последствиями.

Сельское хозяйство, продовольственная безопасность и экономика

Засуха остается единственной самой большой угрозой для мирового производства продовольствия. Неурожаи во время сильной засухи могут вызвать скачки цен на продовольствие, дефицит и голодные кризисы, особенно в уязвимых регионах. Например, засуха 2023 года, затронувшая регионы Панамского канала и реки Миссисипи, нарушила ключевые судоходные маршруты, подчеркнув, как нехватка воды может пульсировать в глобальной торговле. Наводнение затопляет сельскохозяйственные угодья, уничтожает сельскохозяйственные угодья и наносит ущерб инфраструктуре хранения и транспорта, в то время как потери скота от засухи и наводнения могут быть катастрофическими. Совокупные экономические издержки этих событий достигают десятков миллиардов ежегодно, непропорционально затрагивая развивающиеся страны с ограниченными адаптивными возможностями.

Водные ресурсы и инфраструктура

Стойкие засухи истощают водохранилища, реки и подземные водоносные горизонты, что требует ограничений на водопользование и часто вызывает конфликты из-за распределения. Бассейн реки Колорадо является примером этого кризиса, с историческим низким уровнем водохранилищ, угрожающим водоснабжению более 40 миллионов человек и нескольких штатов. Наводнения наносят ущерб критически важной инфраструктуре, такой как плотины, дамбы, мосты, дороги и водоочистные сооружения. Наводнения могут загрязнять питьевую воду, что приводит к вспышкам заболеваний, передаваемых через воду, таких как холера и брюшной тиф, усугубляя риски для общественного здравоохранения.

Экосистемы и биоразнообразие

Засуха преобразует ландшафты, увеличивая восприимчивость к лесным пожарам, которые ухудшают среду обитания и качество воздуха. Потеря водно-болотных угодий и высыхающих рек опустошает водные виды и перелетных птиц. Интенсивные засухи Амазонки привели к гибели лесов и утрате биоразнообразия, подрывая одну из самых богатых экосистем в мире. В то время как наводнения являются естественными и жизненно важными для многих экосистем - пополнение питательных веществ и поддержание водно-болотных угодий - чрезмерная частота или тяжесть могут разрушать берега рек, выкорчевывать растительность и вытеснять популяции животных, что приводит к долгосрочному экологическому дисбалансу.

Стратегии смягчения, адаптации и устойчивости

Effectively addressing persistent droughts and floods requires a dual approach: mitigating underlying climate drivers through global greenhouse gas reductions and implementing adaptive measures to manage unavoidable impacts. A portfolio of strategies can significantly reduce risk and enhance resilience.

Улучшенные системы прогнозирования и раннего предупреждения

Достижения в сезонном и субсезонном прогнозировании климата в настоящее время обеспечивают время выполнения прогнозов в диапазоне от недель до месяцев, что позволяет лучше предвидеть риски засухи и наводнений. Такие организации, как Международный научно-исследовательский институт климата и общества предлагают ценные перспективы, которые информируют управление водными ресурсами, сельскохозяйственное планирование и готовность к стихийным бедствиям. Инвестирование в надежные системы раннего предупреждения является одним из наиболее экономически эффективных способов снижения человеческих и экономических потерь от экстремальных погодных явлений.

Управление водными ресурсами и инфраструктура

Современные, устойчивые водные системы должны включать в себя различные стратегии, согласованные с климатическими прогнозами. Операции по водохранилищу должны быть адаптивными к изменяющимся гидрологическим режимам, балансируя контроль за наводнениями с хранением воды. Банковское дело по подземным водам — хранение излишков поверхностных вод под землей в влажные периоды для последующего использования — все чаще принимается во всем мире.

Решения на основе природы являются существенным дополнением к инженерной инфраструктуре. Охрана и восстановление водно-болотных угодий, пойм и прибрежных лесов улучшает естественное хранение воды, уменьшает пики наводнений и заряжает водоносные горизонты. Инициативы Всемирного фонда дикой природы по сохранению пресной воды подчеркивают критическую роль здоровых речных экосистем в поддержании водной безопасности и биоразнообразия в условиях изменения климата.

Планирование землепользования и городской дизайн

В районах, подверженных наводнениям, правила зонирования и строительные нормы должны препятствовать развитию пойм с высоким риском и поощрять решения в области зеленой инфраструктуры, такие как проницаемые тротуары, дождевые сады и городские зеленые насаждения, которые поглощают и замедляют стоки. Городское планирование должно интегрировать управление рисками наводнений для снижения уязвимости, особенно в быстро растущих городах, уязвимых к плювиальным и прибрежным наводнениям.

Аналогичным образом, сельскохозяйственные ландшафты могут быть использованы для повышения удержания влаги в почве и уменьшения эрозии за счет сохранения пахотной и пахотной обработки, покровного земледелия и агролесоводства, тем самым смягчая последствия засухи и повышая устойчивость.

Участие и поддержка политики сообщества

Для повышения устойчивости к засухам и наводнениям необходимо активное участие общин, образование и транспарентная коммуникация рисков. Политики должны поддерживать комплексное управление водными ресурсами, инвестировать в модернизацию инфраструктуры и содействовать справедливому распределению воды. Международное сотрудничество имеет жизненно важное значение, особенно для трансграничных речных бассейнов и общих водоносных горизонтов, для обеспечения устойчивого водопользования и предотвращения конфликтов.

Вывод: повышение устойчивости в условиях меняющегося климата

Стойкие засухи и наводнения являются одними из самых сложных и эффективных погодных явлений, на которые влияют атмосферные и океанические процессы. Их возрастающая частота и тяжесть в условиях изменения климата подчеркивают настоятельную необходимость всестороннего понимания, улучшения прогнозирования и многогранных стратегий адаптации. Благодаря интеграции научных знаний с эффективным управлением, модернизацией инфраструктуры и вовлечением общин общества могут лучше ориентироваться в проблемах, связанных с этими медленными движениями и быстрыми стихийными бедствиями, обеспечивая средства к существованию, экосистемы и экономику для будущих поколений.