Дослідження показало: не тільки кількість опадів, а й їхнє джерело впливає на врожай

Нове дослідження Каліфорнійського університету в Сан-Дієго виявило прихований чинник, який впливає на врожайність культур у світі, — походження дощу.

Джерело: phys.org

Робота під назвою «Походження води для культур і гідрокліматична вразливість глобальних сільськогосподарських земель» опублікована в журналі Nature Sustainability.

Науковці відстежили шлях атмосферної вологи до її джерела — чи випарувалася вона з океану, чи з поверхні суші, зокрема ґрунтів, озер або лісів. Під дією сонця вода перетворюється на пару, піднімається в атмосферу, а потім знову випадає дощем.

Волога, що походить з океану, переноситься на великі відстані завдяки глобальним повітряним потокам — через атмосферні річки, мусони або тропічні шторми. Натомість волога, що випаровується з суші, тобто «перероблений» дощ, формується з води, яка піднімається з навколишніх ґрунтів і рослин, живлячи локальні грози. Саме співвідношення між океанічними та наземними джерелами опадів, як з’ясували дослідники, значною мірою визначає ризик посух і рівень урожайності.

Впровадження нового підходу до прогнозування

Використовуючи майже два десятиліття супутникових даних, Цзян і співавторка дослідження Дженніфер Берні зі Стенфордського університету оцінили, яка частка світових опадів формується за рахунок випаровування з поверхні суші.

Результати показали: якщо понад третина дощів має наземне походження, сільськогосподарські угіддя стають значно вразливішими до посух, втрати вологості ґрунту та падіння врожайності. Це пов’язано з тим, що океанічні системи приносять більш інтенсивні опади, тоді як наземні — менш стабільні, що підвищує ризик дефіциту води в критичні періоди росту культур.

Такий підхід дає можливість визначити регіони, де ризик найвищий, і планувати аграрну політику відповідно.

Два осередки глобальної вразливості

Автори виокремили дві особливо вразливі зони — Середній Захід США та Східну Африку.

У США посухи останніми роками стають частішими та сильнішими, навіть попри високий рівень технологій у сільському господарстві. «Наші результати свідчать, що залежність регіону від вологи з ґрунту та рослин створює ефект "зворотного зв’язку": коли земля висихає, зменшується випаровування, а отже — і кількість подальших опадів. Так формується самопідтримуваний цикл посухи», — пояснює Цзян.

Оскільки цей регіон є ключовим постачальником зерна на світові ринки, порушення виробництва там можуть впливати на продовольчу безпеку далеко за межами США. Вчені радять фермерам уважніше ставитися до управління зрошенням, збереження вологості ґрунту та термінів посіву.

У Східній Африці ситуація ще більш тривожна. Швидке розширення орних земель і вирубка лісів під загрозою позбавляють регіон природних джерел вологи, які підтримують дощовий цикл.

Водні ресурси як інструмент адаптації

Попри ризики, дослідниця вбачає і можливості: «Східна Африка стоїть на передовій змін, але ще не запізно діяти. Розумне управління землею — охорона лісів і відновлення рослинності — може зберегти дощі й забезпечити стабільність виробництва».

Дослідження також підтверджує, що ліси є потужними дощотворцями. Вони випаровують величезну кількість вологи через транспірацію, фактично створюючи хмари, які приносять опади на поля.

Отримані результати відкривають нові можливості для створення стратегій управління водними та земельними ресурсами. Запропонована супутникова методика дозволить урядам і фермерам точніше визначати, де інвестувати в зрошення, збереження вологи в ґрунті та охорону лісів, щоб забезпечити стабільність опадів і стійкість до посух.