Вчені давно використовують ізотопи у молекулах води, щоб з’ясувати, звідки походить атмосферна волога, проте простежити її рух у глобальному кругообігу залишається складним завданням. Однак зараз дослідники вдосконалили цей підхід, розшифровуючи ізотопні "підписи" води та значно точніше відстежуючи перенесення вологи, пише Interesting Engineering з посиланням на нове дослідження з Journal of Geophysical Research: Atmospheres.
Команда з University of Tokyo показала, як за допомогою ізотопних маркерів можна детальніше змоделювати глобальний водний цикл. Зокрема, аналізуючи дейтерій і кисень-18 – важчі природні ізотопи води – науковці реконструювали "атмосферну історію" опадів і водяної пари.
Ключ до методу – процес ізотопного фракціонування. Важчі молекули води випаровуються повільніше й конденсуються швидше, ніж легші. Через це співвідношення ізотопів змінюється в міру переміщення води атмосферою, формуючи унікальний "штрихкод", який показує, де зародилася злива та через які кліматичні зони вона пройшла.
"Зміни в ізотопному складі води відображають зсуви у перенесенні вологи, її конвергенції та великомасштабній циркуляції атмосфери", – пояснив професор Кей Йошимура, один із керівників дослідження.
Щоб подолати обмеження окремих кліматичних моделей, які часто не враховують усю складність атмосфери, науковці створили першу у світі "ансамблеву" модель. Вона об’єднала вісім сучасних кліматичних моделей і 45 років даних (1979–2023). Такий підхід дозволив зменшити похибки окремих симуляцій і відокремити "шум" від реальних фізичних процесів у водному циклі.
За словами Йошимури, середні значення ансамблю значно точніше відтворюють ізотопні закономірності в глобальних опадах, водяній парі та снігу, ніж будь-яка окрема модель.
Результати дослідження дають змогу краще відстежувати глобальні запаси води. За останні 30 років моделювання показало чітке зростання вмісту водяної пари в атмосфері – безпосередньо пов’язане з підвищенням глобальної температури.
Також виявлено тісний зв’язок із масштабними кліматичними явищами, зокрема El Niño–Southern Oscillation, North Atlantic Oscillation та Southern Annular Mode. Як пояснюють вчені, ці системи суттєво впливають на водну безпеку мільярдів людей у світі.
Гейон Бон, випускниця університету, яка нині працює в NASA Goddard Institute for Space Studies, зазначила, що ансамблевий підхід допомагає зменшити розбіжності між моделями й точніше оцінити, як вони описують процеси водного циклу.
Основа для прогнозів майбутнього
В умовах подальшого потепління планети розуміння того, як переміщується волога, стає не просто науковим інтересом, а необхідністю. Розшифровуючи "приховану мову" ізотопів, дослідники отримують чіткіше уявлення про те, як змінюється глобальний водний баланс.
"Наше дослідження суттєво покращує можливості інтерпретації кліматичних змін у минулому та створює надійну основу для прогнозування того, як глобальний водний цикл і погодні процеси реагуватимуть на подальше глобальне потепління", – підсумував Йошимура.
Дослідження причин занепаду цивілізації майя
Нагадаємо, що вивчення сталагмітів у печерах Мексики дозволили вченим краще зрозуміти причини занепаду цивілізації майя. По відкладенням на скелях вчені з’ясували, що занепад класичної цивілізація майя співпав з періодом численних посух.
