Специалисты NASA изучили, как работает тот самый круговорот воды в природе, про который рассказывают детям в начальной школе. Ученым удалось выразить в цифрах и диаграммах все данные, касающиеся земной воды и тому, как она распределялась в течение первого десятилетия нашего века. Результаты опубликованы в издании Journal of Climate и доступны на сайте NASA. Проблема воды, пожалуй, даже более насущная, чем изучение космоса. Данные исследования позволяют прогнозировать, что будет с водой на нашей планете и в предстоящие десятилетия.
Учесть всю земную воду
Единственное в своем роде исследование основывалось на данных спутников за период с 2000 по 2010 годы, по которым отслеживались все водные источники и перемещения воды на планете. Для полной картины учитывалось также количество доступной энергии солнца, способной нагревать воду до момента испарения и перемещать по миру с помощью ветров.
Ученые объединили данные из десятка источников, которые, в свою очередь, опирались на результаты наблюдений, полученные с 25 спутников. Это данные, описывающие различные аспекты цикла воды на планете: испарение и осадки над сушей и океанами, движение водяного пара в атмосфере, течение рек, водоемы, включая подземные, влажность почвы и снежный покров. Большинство данных, полученных со спутников, просто невозможно получить с помощью замеров на земле. Кстати, ученые планируют и дальше уточнять свою модель на основании новых данных: недавно запущенные спутники способны собирать дополнительные данные, необходимые для подсчетов.
При этом ученые столкнулись с разницей в данных, полученных из разных источников. И чтобы прийти к единым цифрам, они использовали новый для таких работ математический метод.
Главной задачей исследовательской группы было составить полный цикл, где вода не «терялась» бы на каком-то этапе: ведь Земля — это, по сути, замкнутая система. Вся испаряемая вода должна была когда-то выпасть в виде осадков: вопрос только в том, где и когда. И, по словам исследователей, смоделировать весь цикл для целой планеты было вовсе не просто.
Испаряется из океанов — осадки над сушей
Согласно полученным учеными данным, ежегодно происходит испарение около 450 тысяч км3 воды с поверхности океанов (большая часть — с поверхности Тихого океана). Для сравнения, объем озера Байкал — около 23,5 км3. С поверхностей на суше — с почвы и растений — испаряется около 70,5 тысяч км3 воды ежегодно. Этот пар поднимается в атмосферу, и ветра переносят ее в другие части планеты, где он превращается в облака и тучи и снова оказывается на земле в виде дождя и снега.
Общий же объем выпадаемых осадков составляет около 403 тысяч км3 ежегодно над океанами и около 117 тыс км3 — над поверхностью суши, из которых чуть больше трети выпадает над реками и попадает в океаны, а оставшееся снова испаряется в атмосферу прямо с суши.
Таким образом, часть испаряемой с суши воды всегда меньше, чем выпадаемой на те же районы в виде осадков.
Общий объем потребления воды человечеством — для сельского хозяйства, промышленности и употребления в пищу — составляет при этом лишь 9 тыс км3 ежегодно. Всего лишь 8% от того количества осадков, что выпадает на суше.
«Благодаря этим данным, можно наиболее точно предсказывать распространение и интенсивность дождя и снега в разных регионах», — пояснил профессор Тристан Ле Экюйе (Tristan L’Ecuyer) из Университета Висконсина в Мэдисоне (США), один из соавторов исследования. По его словам, в климатических моделях всегда сложнее предсказать изменения в выпадении осадков, чем изменения температуры, потому что снег и дождь связаны с процессами, происходящими на территориях в пределах лишь пары километров, тогда как стандартные климатические модели работают с величинами, как минимум, на порядок большими. Поэтому так важно было получить точные данные о круговороте воды, в том числе в зависимости от сезонов — они позволяют уточнить существующие модели.
