На трех четвертях суши уровень осадков статистически не изменился за последние 75 лет

Климатологи из Китая и Австралии провели статистический анализ динамики среднегодового количества осадков на планете с 1940 по 2007 год. Оказалось, что на большей части суши (76 процентов) уровень осадков статистически не поменялся. Единственным заметным исключением оказался африканский регион Сахель к югу от пустыни Сахары, для которого характерно статистически достоверное снижение уровня осадков за этот период, сообщают ученые в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Происходящие на Земле глобальные изменения климата имеют множество различных последствий, как чисто климатических (повышение уровня моря, таяние ледников), так и экологических, в частности изменение связей в экосистемах и вымирание отдельных видов животных. Одно из возможных последствий, которое может оказать сильное влияние и на человека, — изменение количества осадков в разных регионах. Несмотря на то, что этот параметр оказывает заметное влияние на различные сферы человеческой деятельности, в первую очередь на сельское хозяйство, на данный момент количественных оценок связи глобального потепления с динамикой уровня дождей на планете сделано не было. Основная сложность такого исследования состоит в том, что уровень осадков очень сильно зависит от места, и что более важно, значительно меняется от года к году, поэтому оценить его глобальную динамику на относительно коротком промежутке времени довольно тяжело.

Чтобы каким-то образом все-таки сделать такие оценки, климатологи из Китая и Австралии под руководством Грэма Фаркухара (Graham D. Farquhar) из Института географических наук и исследований природных ресурсов Китайской академии наук провели статистический анализ динамики уровня осадков на планете с 1940 по 2009 год. Основной целью работы было понять, насколько устойчив уровень осадков в том или ином регионе на Земле.

Для изучения стационарности уровня осадков ученые использовали данные о динамике среднегодового уровня осадков за указанный период, собранным в базе данных Всемирного центра по климатологии осадков. Разрешение использованных данных как по долготе, так и по широте составляло 2,5 градуса. Для анализа ученые рассчитывали значения коэффициента автокорреляции первого порядка — параметра, который определяет разницу между полной временной зависимостью уровня осадков и его копией, сдвинутой на один год.

Оказалось, что за 70 лет для 76 процентов суши никакой автокорреляции не наблюдалось, то есть уровень осадков статистически не изменялся и определялся только случайными колебаниями. При этом для 14 процентов суши значения автокорреляционной функции оказались положительными (то есть динамика статистически отличается от случайной), а о 10 процентах суши однозначного вывода на основании проведенного статистического анализа сделать нельзя. Эти данные были получены для доверительного интервала в 90 процентов. Для доверительного интервала в 95 процентов данные похожие: 83 процента суши — без корреляции, и 11 процентов — с положительным коэффициентом автокорреляции.

Самая крупная область, для которой оказалось характерно статистически достоверное снижение уровня осадков — это Сахель, регион к югу от пустыни Сахары. Положительная автокорреляция для него сохраняется не только для коэффициента первого порядка, но и вплоть до сдвигов в 6 и 7 лет. По словам климатологов, это может означать, что для данного региона характерны периодические изменения влажности с периодами в несколько лет или даже десятилетий. Остальные области с положительным коэффициентом автокорреляции разбросаны по всей карте и укладываются в возможную ошибку 10 процентов, допустимую с учетом выбранного доверительного интервала. При этом исследователи отмечают, что статистически стационарный уровень осадков вовсе не означает невозможность случайных флуктуаций заметной амплитуды.

По словам авторов работы, анализ автокорреляционных функций — не самый традиционный для климатологии подход и обычно используются другие статистические методы. Однако поскольку именно так можно оценить динамику климата для сильно флуктуирующих параметров на относительно коротком промежутке времени, в дальнейшем подобный подход может быть использован и для других подобных исследований.

Изменение на планете количества осадков и смещение из-за этого климатических зон — возможное последствие не только глобального изменения климата, но и геоинженерии — одного из предлагаемых способов борьбы с изменениями климата. Так, сама геоинженерия может привести к засухам в Африке, а ее остановка — к слишком быстрому пространственному смещению зон постоянных осадков, что сильно скажется на биоразнообразии.

Александр Дубов