Изменение климата означает не только повышение температуры. Меняется и сама привычная последовательность погодных событий — когда начинаются дожди, насколько они сильны и как долго продолжаются.
Новое исследование показывает, что особенно заметные перемены могут произойти в тропиках. Речь идет о гигантских организованных скоплениях гроз, которые способны растягиваться на сотни километров и существовать часами. В некоторых регионах именно они приносят больше половины всех тропических осадков и становятся причиной сильнейших ливней и внезапных наводнений.
Ученые из Китая и США использовали климатическую модель высокого разрешения, способную гораздо реалистичнее воспроизводить такие грозовые системы. При сценарии сильного потепления они обнаружили заметный сдвиг: сезон дождей, связанный с этими штормами, начинался на 10–15 дней позже, а сами ливни после этого становились примерно на 38–45 процентов интенсивнее.
Авторы подчеркивают, что использованный ими сценарий сильного потепления не следует считать прогнозом наиболее вероятного будущего. Он служит скорее экспериментом, позволяющим понять, насколько чувствительна система к значительному нагреву климата.
Но результаты важны даже в этом случае. Для тропических регионов имеет значение не только общее количество дождя за год, но и то, когда именно он выпадает. От сроков и силы влажного сезона зависят запасы воды, время посева и уборки урожая, а также риск наводнений.
Если значительная часть годовых осадков начнет выпадать позже и за более короткое время, последствия будут совсем другими, чем при том же количестве воды, равномерно распределенном по сезону.
Опасность таких организованных грозовых систем уже хорошо известна. Например, вызванные ими наводнения в африканском Сахеле в 2020 году затронули более двух миллионов человек, разрушили почти 200 тысяч домов и привели к гибели 417 человек в 18 странах.
Чтобы понять причины возможного сдвига сезона дождей, исследователи сравнили десятилетние моделирования исторических климатических условий и сценария сильного потепления.
Оказалось, что атмосфера в теплых условиях способна накапливать значительно больше энергии для развития мощных гроз. Максимальный запас такой энергии увеличивался примерно на 35–40 процентов. Одновременно существенно усиливалось и подавление развития гроз — примерно на 90–130 процентов.
На первый взгляд это кажется противоречием. Но именно такое сочетание может приводить к тому, что гроза начинается труднее, зато после запуска развивается гораздо интенсивнее.
В северной части тропиков в начале сезона модель показывала меньше крупных организованных гроз, особенно до августа. Поэтому увеличившееся количество влаги в атмосфере не сразу превращалось в осадки.
Позже ситуация менялась: число таких систем уже сокращалось не так сильно, и накопившаяся дополнительная влага могла давать гораздо более мощные дожди.
Исследователи связывают этот эффект с огромными атмосферными циркуляциями, переносящими тепло и влагу между тропиками и субтропиками. По мере потепления атмосфера медленнее реагирует на сезонные изменения.
Из-за этой своеобразной энергетической инерции сезонное перемещение атмосферной циркуляции замедляется. В результате область, где воздух поднимается вверх и способствует образованию дождей, смещается позже — вместе с ней задерживается и пик влажного сезона.
Но когда дожди наконец приходят, они оказываются значительно сильнее.
Это различие принципиально важно. Одинаковое годовое количество осадков может иметь совершенно разные последствия в зависимости от того, выпадает ли вода постепенно в течение долгого времени или обрушивается в виде нескольких мощных организованных ливней.
Проблема в том, что большинство современных климатических прогнозов строится на моделях сравнительно низкого разрешения, которые плохо воспроизводят такие крупные грозовые комплексы.
Использованная в новой работе модель значительно детальнее, но из-за огромных вычислительных затрат исследователи смогли провести моделирование только на десятилетний период. Кроме того, модель была двумерной и поэтому не способна воспроизвести все особенности реальных трехмерных штормов.
Авторы считают, что теперь нужны дополнительные расчеты с другими климатическими моделями и различными сценариями потепления, чтобы понять, насколько сильно эффект будет различаться между регионами.
Главный вывод исследования заключается в том, что потепление может менять не только количество дождей в тропиках. Оно способно перестраивать сам сезонный ритм осадков: дожди могут приходить позже, концентрироваться в более коротком промежутке времени и становиться интенсивнее.
Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.
