Table of Contents

Введение: климатическая уязвимость Южной Африки

Южная Африка является одним из наиболее подверженных засухе регионов на Земле, где миллионы людей в значительной степени зависят от сельского хозяйства, питаемого дождями, и ограниченных водных ресурсов. Периодические засушливые периоды ухудшают сельскохозяйственную производительность, снижают доступность воды и угрожают продовольственной безопасности и средствам к существованию целых общин. В то время как местные факторы, такие как практика землепользования и водная инфраструктура, играют значительную роль, доминирующими факторами обширных и сильных засух в этом регионе являются крупномасштабные климатические колебания, известные как Эль-Ниньо и Ла-Нинья. Эти явления, неотъемлемые компоненты цикла Эль-Ниньо-Южное колебание (ENSO), происходят за тысячи миль в тропической части Тихого океана, но оказывают глубокое влияние на модели осадков и погодные условия в Южной Африке.

В этой статье мы исследуем сложные механизмы, связывающие Эль-Ниньо и Ла-Нинья с засухами в Южной Африке, изучаем исторические засухи, связанные с этими колебаниями, и оцениваем, как изменение климата может изменять эти отношения.Кроме того, мы обсуждаем роль инструментов прогнозирования и адаптивных стратегий, которые могут дать фермерам, водным менеджерам и политикам возможность повысить устойчивость перед лицом все более изменчивых климатических условий.

Оригинальное название: El Niño and La Niña: The ENSO Cycle

Эль-Ниньо и Ла-Нинья представляют собой противоположные фазы цикла ENSO — естественное колебание взаимодействий океан-атмосфера в экваториальной части Тихого океана. Этот цикл колеблется между теплой фазой (Эль-Ниньо), прохладной фазой (Ла-Нинья) и нейтральными условиями, каждый из которых оказывает различное влияние на глобальные погодные и климатические модели.

Эль-Ниньо: Теплая фаза

Во время Эль-Ниньо обычные торговые ветры, которые дуют с востока на запад вдоль экватора, ослабевают или даже обращают вспять. Это ослабление позволяет теплым поверхностным водам накапливаться больше в центральной и восточной части Тихого океана, что приводит к повышению температуры поверхности моря. Эти океанические изменения нарушают циркуляцию Уокера - основную структуру атмосферной циркуляции - вызывая сдвиги в тропических осадках и струйных потоках во всем мире.

В Южной Африке Эль-Ниньо обычно приводит к тому, что зона межтропической конвергенции (ITCZ) — первичная система дождя в тропиках — смещается на юг. Одновременно над субконтинентом формируется более сильная, чем обычно, субтропическая система высокого давления, подавляющая приток влаги и образование облаков. Эта комбинация приводит к значительному сокращению осадков в течение основного летнего сезона дождей (октябрь-март), часто вызывая условия засухи, которые могут охватывать несколько стран.

Ла-Нинья: Прохладная фаза

Ла-Нинья, прохладный аналог Эль-Ниньо, возникает, когда усиливаются торговые ветры, толкающие теплые поверхностные воды дальше на запад и позволяющие более холодным водам доминировать в восточной части Тихого океана. Эта картина усиливает конвекцию и количество осадков над западной частью Тихого океана и часто приводит к увеличению осадков в Южной Африке в период с декабря по февраль.

Однако влияние Ла-Нинья не является просто обратной стороной Эль-Ниньо. Хотя Ла-Нинья обычно приносит более влажные условия в Южную Африку, его интенсивность и географическое распределение осадков могут быть весьма переменными. В некоторые годы чрезмерные дожди во время Ла-Нинья привели к наводнениям, эрозии почвы и заболачиванию, что может повредить посевы и инфраструктуру, подчеркивая, что более влажные условия не всегда полезны.

Объяснена связь между ENSO и Южной Африкой

Связь между событиями ENSO в Тихом океане и изменчивостью осадков в Южной Африке является классическим примером климатического телесоединения, где атмосферные и океанические изменения в одном регионе влияют на погодные условия далеко.В основе этого телесоединения лежит цикл Уокера, крупномасштабная петля атмосферной циркуляции, которая включает в себя повышение движения и конвекции над теплой западной частью Тихого океана и погружение воздуха над более прохладной восточной частью Тихого океана.

Во время Эль-Ниньо циркуляция Уокера сдвигается на восток, ослабляя движение вверх и конвекцию над Африкой и уменьшая образование облаков, которые в противном случае приносили бы дождь. Одновременно клетка высокого давления в Южном Индийском океане усиливается, блокируя приток влаги из Индийского океана. Эти комбинированные эффекты подавляют количество осадков над большими частями Южной Африки, особенно в таких странах, как Зимбабве, Замбия, Мозамбик и южноафриканская провинция Лимпопо.

И наоборот, во время Ла-Нинья циркуляция Уокера усиливает свою нормальную картину, усиливая движение вверх и конвекцию над западной частью Тихого океана и частями Африки, часто приводя к увеличению осадков, однако эти воздействия могут варьироваться в зависимости от взаимодействия с другими климатическими явлениями, такими как Диполь Индийского океана и Южный кольцевой режим.

Исследования Международного научно-исследовательского института климата и общества (IRI) и других учреждений количественно оценили эти отношения, помогая метеорологам создавать более надежные сезонные прогнозы, которые влияют на условия ENSO.

Исторические засухи в Южной Африке связаны с Эль-Ниньо

События в Эль-Ниньо связаны с некоторыми из самых серьезных и широко распространенных засух в новейшей истории Южной Африки, которые оказали глубокое социальное, экономическое и экологическое воздействие, подчеркивая важность понимания и подготовки к климатической изменчивости, обусловленной ENSO.

Засуха 2015-2016 годов: рекордный кризис

В 2015-2016 годах Эль-Ниньо был одним из самых сильных зарегистрированных случаев, что привело к одной из самых обширных засух в Южной Африке за последние десятилетия. В таких странах, как Малави, Зимбабве, Южная Африка и Лесото, резко сократилось количество осадков, что привело к широко распространенным неурожаям и потерям скота. Управление Организации Объединенных Наций по координации гуманитарных вопросов (FLT:0) УКГД сообщило о сокращении урожая кукурузы до 50% в некоторых регионах.

Водные резервуары упали до критического уровня, что побудило нормировать воду в крупных городских центрах, таких как Хараре и Йоханнесбург. Засуха усугубила отсутствие продовольственной безопасности и недоедание, вынудив миллионы людей полагаться на гуманитарную помощь. Это событие подчеркнуло уязвимость Южной Африки к засухам, вызванным Эль-Ниньо, особенно в контексте роста населения и ограниченной водной инфраструктуры.

1991-1992 Засуха: извлеченные уроки

Сильная засуха в 1991-1992 годах, вызванная сильным Эль-Ниньо, стала еще одним разрушительным событием, которое привело к широкомасштабному голоду в Южной Африке. Кризис усугубился политической нестабильностью и неадекватными мерами политики, что задержало эффективные усилия по оказанию помощи. Трагедия стимулировала инвестиции в системы мониторинга климата и раннего предупреждения, признавая, что своевременная информация имеет решающее значение для готовности к стихийным бедствиям.

Засухи Эль-Ниньо (El Niño Droughts)

Другие значительные засухи, связанные с Эль-Ниньо, включают события 1982–1983, 1997–1998 и 2002–2003 гг. Эти засухи имели общие характеристики: отсроченное начало дождей, длительные засушливые периоды и недостаточное накопление осадков в течение вегетационного периода. Каждое событие приводило к значительным потерям сельского хозяйства, нехватке воды и социально-экономическому стрессу, усиливая картину воздействия ENSO на климат Южной Африки.

Ла-Нинья: Меч помощи и риска с двойным уклоном

Хотя события в Ла-Нинья часто приветствуются в Южной Африке из-за их потенциала для получения столь необходимых осадков после засухи, они также несут риск чрезмерных осадков и наводнений. Понимание этой двойственной природы имеет решающее значение для управления водными ресурсами и сельскохозяйственного планирования.

2020–2021 Ла-Нинья: изобилие и невзгоды

Событие Ла-Нинья конца 2020 года и начала 2021 года стало одним из самых интенсивных за последние десятилетия. Оно принесло обильные дожди на большую часть Южной Африки, пополнив водохранилища и поддержав сильные урожаи в таких странах, как Замбия и Танзания. Однако в Мозамбике сильные дожди привели к разрушительным наводнениям, которые вытеснили десятки тысяч людей и нанесли значительный ущерб домам и инфраструктуре.

Всемирная метеорологическая организация (ВМО) подчеркнула, что эта Ла-Нинья также способствовала активности циклонов в Южном Индийском океане, включая циклон Элоиза, который нанес серьезный ущерб в Мозамбике. Это событие иллюстрирует, как Ла-Нинья может усиливать не только количество осадков, но и экстремальные погодные опасности, усложняя усилия по борьбе со стихийными бедствиями.

Проблемы в восстановлении после засухи

Хотя дожди Ла-Нинья могут смягчить засуху, они также могут создавать проблемы во время восстановления. Внезапные проливные дожди на сухих, уплотненных почвах могут привести к увеличению стока, эрозии почвы и потере питательных веществ, а не к эффективной инфильтрации для поддержки сельскохозяйственных культур. Кроме того, неадекватная дренажная инфраструктура часто приводит к заболачиванию, что препятствует росту урожая и может способствовать вспышкам заболеваний.

Для общин, переживших засуху, управление переходом к более влажным условиям требует комплексных стратегий управления водными и земельными ресурсами, которые уравновешивают риски как засухи, так и наводнений.

Местные факторы, влияющие на воздействие засухи

Хотя ENSO устанавливает широкий климатический этап, местные экологические и социально-экономические факторы играют ключевую роль в определении серьезности воздействия засухи на общины.

Изменение землепользования и вырубка лесов

Обширное обезлесение и деградация земель снижают способность ландшафта удерживать влагу и регулировать местный климат. Очистка лесов для сельского хозяйства не только уменьшает эвапотранспирацию, но и нарушает конвективные процессы осадков. Деградированные водосборные бассейны дают меньше стоков и уменьшают подпитку грунтовых вод, усиливая дефицит воды во время засух.

Водная инфраструктура и управление

Регионы, оснащенные надежной инфраструктурой хранения воды, такие как крупные плотины, системы добычи подземных вод и схемы межбассейновых переносов, имеют лучшие возможности для смягчения последствий краткосрочных и среднесрочных засух. Напротив, общины, зависящие от сезонных потоков или небольших водохранилищ, испытывают быструю нехватку воды во время засушливых периодов.

Например, во время засухи 2015-2018 годов Кейптаун был опасно близок к «нулевому дню», когда муниципальные запасы воды закончатся. Этот кризис подчеркнул уязвимость городских районов, в значительной степени зависящих от плотин, питаемых осадками, без диверсифицированных источников воды, таких как грунтовые воды или опреснение.

Сельскохозяйственная практика и уязвимости

Мелкие фермеры, практикующие сельское хозяйство, питаемое дождем, особенно уязвимы к засухам, вызванным ENSO. Многие из них не имеют доступа к ирригации, засухоустойчивым сортам сельскохозяйственных культур или схемам страхования урожая. В Шестом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) подчеркивается, что адаптация сельскохозяйственных систем к растущей изменчивости климата имеет важное значение для поддержания продовольственной безопасности в Южной Африке.

  • Внедрение методов сохранения сельского хозяйства, таких как минимальная обработка почвы и мульчирование, для улучшения удержания влаги в почве.
  • Внедрение засухоустойчивых сортов сельскохозяйственных культур и диверсификация систем земледелия.
  • Расширение доступа к прогнозам погоды и услугам по распространению информации для принятия решений о посадке.
  • Содействие механизмам совместного несения рисков на уровне общин и страхованию урожая.

Изменение климата и его влияние на динамику засухи ENSO

Глобальное потепление добавляет дополнительный уровень сложности к взаимосвязи между ENSO и засухами в Южной Африке.Хотя ENSO является естественным циклом, изменение климата может изменять его частоту, интенсивность и связанные с этим последствия, что имеет важные последствия для риска засухи.

Прогнозируемые изменения характеристик ENSO

Некоторые климатические модели предполагают, что будущие события Эль-Ниньо могут стать более частыми или интенсивными из-за потепления температуры океана и изменения моделей циркуляции атмосферы. Повышение интенсивности может усугубить тяжесть засухи в Южной Африке, хотя неопределенности остаются. И наоборот, изменения в поведении Ла-Нинья могут повлиять на риски наводнений.

Усиление стресса засухи при более высоких температурах

Даже если амплитуда ENSO остается стабильной, более высокие базовые температуры увеличивают испарение и скорость испарения, усиливая дефицит влаги в почве во время сухих периодов. Например, сильная засуха 2015-2016 годов совпала с рекордно высокими температурами во всем мире, что усугубляет нагрузку на сельскохозяйственные культуры, домашний скот и водные ресурсы.

Сдвиги в сезонности осадков и периоды роста

Изменение климата может также изменить сроки сезона дождей, с более поздними наступлениями и более ранними прекращениями, сокращающими эффективный период выращивания сельскохозяйственных культур. События ENSO могут усилить эти сезонные сдвиги, увеличивая риск неурожая, даже если общее количество сезонных осадков остается около среднего.

Исследователи из Южноафриканского общества атмосферных наук (SASAS) активно изучают, как повышение концентрации парниковых газов может изменить циркуляцию Уокера и телесвязь ENSO с Южной Африкой, потенциально делая сезонные осадки менее предсказуемыми и увеличивая проблемы готовности к засухе.

Системы прогнозирования и раннего предупреждения

Точные прогнозы событий ENSO и их региональных последствий имеют важное значение для обеспечения эффективной готовности к засухе и реагирования на нее. Достижения в области климатологии позволили повысить квалификацию и сроки выполнения сезонных прогнозов погоды, что позволило улучшить планирование и управление рисками.

Сезонный климат проглядывает

Региональный форум по климатическим прогнозам стран Южной Африки (SARCOF), который ежегодно созывается, объединяет метеорологов и экспертов по климату из региона для выработки консенсусных сезонных прогнозов. Эти прогнозы объединяют статус ENSO, аномалии температуры поверхности моря в Индийском океане и результаты глобальной климатической модели для оценки вероятности осадков в предстоящем сезоне.

Хотя сезонные прогнозы являются ценными ориентирами, они по своей сути являются вероятностными и не могут гарантировать конкретные результаты. Например, прогноз, указывающий на сезон "ниже нормы осадков", сигнализирует о повышенном риске засухи, но не обеспечивает ее возникновение. Поэтому лица, принимающие решения, должны использовать прогнозы в сочетании с местными знаниями и адаптивным планированием.

Достижения в климатическом моделировании

Центры глобального моделирования климата, такие как Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF) добились значительного прогресса в повышении точности сезонных прогнозов. Современные модели могут генерировать прогнозы до шести месяцев вперед, предоставляя правительствам и общинам критическое время для осуществления мер по смягчению последствий засухи, выделению ресурсов и корректировке сельскохозяйственной практики.

Проблемы в прогнозировании коммуникации и поглощения

Для эффективного раннего предупреждения требуется, чтобы прогнозы доходили до конечных пользователей в доступных и действенных форматах. Однако многие сельские мелкие фермеры не имеют надежного доступа к Интернету или мобильным технологиям, а службы распространения информации зачастую недофинансированы или недоукомплектованы кадрами. Для претворения научных прогнозов в практические решения, снижающие уязвимость к засухе, крайне важно укреплять доверие к прогнозам, улучшать каналы связи и обеспечивать подготовку кадров.

Стратегии смягчения последствий и адаптации к засухе для снижения уязвимости

Устранение рисков, связанных с засухами, вызванными ENSO, требует сочетания немедленных краткосрочных мер и долгосрочных структурных изменений, направленных на повышение устойчивости и адаптивного потенциала.

Краткосрочные меры по обеспечению готовности и реагированию

  • Стратегическое водоснабжение: Реализация контролируемого водопользования в течение засушливых периодов, вызванных Эль-Ниньо, для сохранения уровней водохранилища и определения приоритетов в отношении поставок первой необходимости.
  • Гуманитарная помощь: предоставление денежных переводов, продовольственной помощи и поддержки в области питания уязвимым группам населения, подверженным риску острого отсутствия продовольственной безопасности.
  • Распределение семян, устойчивых к засухе: Поставка фермерам семян, подходящих для коротких вегетационных периодов и условий с низкой влажностью, для повышения выживаемости сельскохозяйственных культур.
  • Управление животноводством: Поощрение программ по разведению скота для снижения давления на пастбища до ухудшения условий засухи, тем самым минимизируя смертность скота.

Долгосрочные стратегии структурной адаптации

  • Диверсификация источников воды: Разработка скважин подземных вод, небольших плотин и систем сбора дождевой воды для снижения зависимости от одного источника воды и повышения безопасности воды.
  • Интегрированное управление водными ресурсами (IWRM): Координация использования воды в сельскохозяйственном, промышленном и внутреннем секторах для оптимизации распределения в условиях дефицита.
  • Климатически устойчивое сельское хозяйство: Содействие сохранению сельского хозяйства, агролесоводства и диверсификации сельскохозяйственных культур для улучшения здоровья почв и снижения уязвимости климата.
  • Улучшенные системы раннего предупреждения и прогнозирования: Инвестирование в метеорологическую инфраструктуру и сети распространения на уровне общин для обеспечения своевременного доступа к климатической информации.
  • Политика и институциональное укрепление: Укрепление механизмов управления для поддержки управления рисками засухи, включая планирование на случай чрезвычайных ситуаций и снижение риска бедствий.
  • Вовлечение сообщества и наращивание потенциала: Расширение прав и возможностей местных общин посредством образования, обучения и планирования с участием общественности для содействия принятию адаптивных решений.

Объединив научные идеи с местными знаниями и инклюзивными политическими подходами, Южная Африка может лучше подготовиться и смягчить последствия засух, связанных с ENSO, и связанных с ними экстремальных климатических явлений.