Аномалии реактивного потока ставят под угрозу мировые запасы продовольствия

Новое исследование показывает, что определенные виды волн в атмосферной циркуляции могут усиливаться, а затем блокироваться на длительные периоды времени, вызывая одновременные волны тепла. Затронутые районы Северной Америки, Европы и Азии вместе производят четверть мировых запасов продовольствия.

Исследователи определили две длины волны меандров в струйном потоке в северном полушарии, которые могут вызвать массивные тепловые волны сразу в нескольких основных сельскохозяйственных регионах. Вверху, модель волны-7, которая за последние 40 лет снизила урожайность в отмеченных красным цветом областях центральной / западной Северной Америки, Западной Европы и Западной Азии. Внизу, модель волны 5, которая затронула Центральную Северную Америку, Восточную Европу и Восточную Азию.

«Мы обнаружили 20-кратное увеличение риска одновременных волн тепла в основных сельскохозяйственных регионах при наличии этих ветров глобального масштаба.— сказал ведущий автор Кай Корнхубер, научный сотрудник Института Земли Колумбийского университета. «До сих пор эта уязвимость продовольственной системы оставалась малоизученной. Во время этих событий действительно существует глобальная структура в довольно хаотичном круговороте. Колокол может звонить сразу в нескольких регионах.”

Корнхубер предупредил, что волны тепла почти наверняка усугубятся в ближайшие десятилетия, поскольку мир продолжает нагреваться. Меандры, которые их вызывают, также потенциально могут стать более выраженными, хотя это менее определенно. Поскольку продовольственные товары все чаще продаются в глобальном масштабе, любой из этих факторов может привести к нехватке продовольствия даже в регионах, далеких от тех, на которые непосредственно влияют волны тепла.

Что такое струйный поток?

Реактивный поток — это быстро движущаяся воздушная река, которая непрерывно огибает северное полушарие с запада на восток. Обычно он ограничивается относительно узкой полосой, но может изгибаться на север или юг из-за особенности, которую ученые называют волнами Россби.

Помимо прочего, эти атмосферные колебания могут вытягивать холодные воздушные массы из полярных регионов или горячие из субтропиков в густонаселенные средние широты. Колебания сильно влияют на суточную погоду. Когда они становятся особенно большими, они могут стать причиной продолжительных волн тепла, засухи или наводнений летом; или в более холодное время года — аномальные холода.

Поскольку атмосферная циркуляция Земли настолько обширна и сложна, только в последние годы ученые смогли выделить глобальные закономерности в волнах Россби. Новое исследование основывается на предыдущих открытиях таких закономерностей и связывает их с измеримыми потерями в растениеводстве.

Почему колеблется струя?

Прочесывая большие объемы климатических данных с 1979 по 2018 год, Корнхубер и его коллеги сосредоточились на двух волнах Россби с определенными длинами волн, названных волной-5 и волной-7; то есть колебания с севера на юг в реактивном потоке, которые производят 5 или 7 пиков и соответствующих впадин по окружности планеты.

Они обнаружили, что в то время как волны меньшей или большей длины, кажется, колеблются случайным образом, паттерны волны 5 и волны 7 могут объединяться в сетку симметричных, часто гораздо более крупных меандров, сосредоточенных в предсказуемых регионах. Образцы пятой волны имеют тенденцию колебаться над Центральной Северной Америкой, Восточной Европой и Восточной Азией; модели волны 7 над западно-центральной частью Северной Америки, Западной Европы и Западной Азии.

В обоих случаях результаты одинаковы: горячий воздух поднимается с юга к пикам, вызывая аномальные всплески температуры, которые могут продолжаться неделями. Это, в свою очередь, уменьшает количество осадков, сушит почву и растительность и убивает посевы в каждом регионе.

«Обычно ожидается, что низкие урожаи в одном регионе будут компенсированы хорошими урожаями в других местах.— сказал соавтор исследования Дим Куму из Института экологических исследований Университета Амстердама, который изучает волны Россби в течение многих лет. «Эти волны могут вызвать сокращение урожая одновременно в нескольких важных житницах, создавая риски для мирового производства продуктов питания.”

Коллапс производства продуктов питания и человеческая смерть

Ученые показали, что в годы, когда эти усиленные волны возникали в течение двух или более летних недель, производство зерновых снижалось на 4 процента в среднем по всем пострадавшим регионам и на 11 процентов в одном пораженном регионе. Часто следовали скачки цен на продукты питания.

Волны ударили в 1983, 2003, 2006, 2012 и 2018 годах, когда в США, Канаде, Скандинавии и Сибири было зафиксировано множество температурных рекордов. Волны убили не только посевы, но и тысячи людей, особенно в Европе и России, где кондиционирование воздуха встречается гораздо реже, чем в Северной Америке.

Такая же картина в южном полушарии?

Хотя исследование сосредоточено в основном на жарких периодах на северных пиках волн Россби, оно также предполагает, что противоположные крайности могут возникать в южных впадинах.

Исследование предвестников, проведенное Корнхубером и другими ранее в этом году, показало, что во время волн северной жары 2018 года в более южных регионах, включая Балканы и Японию, наблюдались необычайные дожди и разрушения в результате наводнений и оползней. Во время вспышки северной жары в России в 2010 году одновременное наводнение на реке Инд в Пакистане привело к перемещению миллионов людей и уничтожению посевов.

Жуткое будущее

Многие ученые считают, что волны Россби будут расти и останавливаться все чаще по мере того, как планета нагревается. Корнхубер сказал, что этот сценарий вполне правдоподобен — почти все глобальные события произошли с 2000 года — но это говорит о том, что пока недостаточно данных, чтобы сформировать консенсус по этому поводу. Несмотря на это, он сказал: «даже если частота или размер [Rossby] волны не меняются, экстремальные температуры, связанные с моделями, станут более серьезными, потому что атмосфера в целом нагревается.”

У нас светлое будущее … Сделайте запасы, пока у вас еще не было времени..