Идет ли речь о глобальном потеплении или об иных тенденциях в изменении климата нашей планеты, все прогнозы климатологов неизменно опираются на результаты компьютерного моделирования. Таким образом, точность прогнозов напрямую зависит от того, насколько достоверны эти модели. Понятно, что все они - не более чем некоторое условное приближение, призванное всего лишь более или менее приемлемо описывать протекающие в реальности чрезвычайно сложные и не поддающиеся точному расчету природные процессы. Не зря ведь прогнозы, выполненные на разных климатических моделях, порой противоречат друг другу.

Это связано, в частности, с тем, что некоторые важные факторы не получают в этих моделях адекватного отражения. Если, скажем, атмосфера и мировой океан представлены в большинстве моделей не только достаточно детально, но и трехмерно, то есть с учетом сложных процессов взаимодействия, протекающих также в радиальном направлении, с распределением по глубинам и высотам, то континенты фигурируют здесь в качестве довольно плоских образований - во всяком случае, процессы, связанные с грунтовыми водами, в климатических моделях практически не нашли отражения.

"А это ошибка, существенно искажающая расчеты, - утверждает гидрогеолог Штефан Коллет (Stefan Kollet), научный сотрудник Боннского университета. - Влияние грунтовых вод на процессы, протекающие в нижних слоях атмосферы и на поверхности суши, учтено явно недостаточно. В таких моделях процесс высыхания суши происходит слишком быстро".

Трехмерная модель Великих равнин

В сотрудничестве с коллегами из США Штефан Коллет разработал собственную климатическую модель. Она представляет собой, по сути дела, комбинацию из двух моделей - той, что учитывает круговорот воды на поверхности, и той, что имитирует распределение и движение грунтовых вод. А в качестве модельного региона исследователи выбрали знаменитые Великие равнины, предгорное плато вдоль восточных склонов Скалистых гор на Среднем Западе США. Эти равнины известны как Всемирная житница, здесь возделывают пшеницу, кукурузу и сою.

Для Коллета и его американских коллег главным аргументом в пользу именно этого сельскохозяйственного региона стало то, что он прекрасно изучен. "Там очень густая сеть метеостанций, - поясняет боннский ученый, - там множество датчиков, измеряющих температуру и влажность почвы - как на поверхности, так и на разных глубинах. Наконец, там имеется еще и некоторое количество колодцев, в которых регулярно замеряется уровень грунтовых вод".

На своей модели исследователи просчитали, какие последствия вызвало бы повышение среднегодовой температуры на 2,5 градуса Цельсия. Расход воды, испаряющейся с поверхности листьев растений, увеличился бы, почва потеряла бы много влаги, - это ясно. Вопрос стоял так: пересохнет ли полностью весь этот регион, превратится ли в сплошную безжизненную сухую степь, если прервется нить, соединяющая поверхность земли с грунтовыми водами, если капиллярного давления в порах в грунте станет недостаточно, чтобы поднять грунтовые воды на поверхность? Прервется ли здесь круговорот воды?

"Мы обнаружили, что процессы на поверхности земли очень сильно зависят от уровня грунтовых вод, - говорит Штефан Коллет. - Если уровень грунтовых вод расположен глубже пяти метров, связь между процессами на поверхности и под землей практически прерывается".

Обилие рек спасет Германию

В этой ситуации на поверхности возникает дефицит влаги, испаряться больше нечему, и почва начинает прогреваться все сильнее. Ведь испарение воды с поверхности почвы - так же как испарение пота с поверхности тела, - процесс эндотермический, то есть теплопоглощающий, и вызывает охлаждение. Без контакта с грунтовыми водами этот механизм работать перестает. Европейцам довелось пережить нечто подобное летом 2003 года - тогда из-за жары почва на востоке континента полностью пересохла, что привело к еще более страшной жаре.

Однако модель Коллета и его американских коллег вселяет надежду: она показывает, что в бассейнах рек повышение температура на 2,5 градуса не окажет практически никакого негативного влияния на связь грунтовых вод с поверхностью почвы. "Данные, полученные нами для Великих равнин в США, вполне могут быть перенесены и на некоторые другие регионы, например, на Рейнскую впадину, - говорит ученый, - поскольку здесь имеют место те же самые процессы".

Учитывая, что в Германии плотность рек очень высока, возможно, потепление климата скажется здесь не столь драматически, как это предсказывают нынешние модели. "Во всяком случае, их необходимо дополнить данными о грунтовых водах", - считает Штефан Коллет.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Дарья Брянцева