Чтобы понять, как изменение климата может повлиять на доступность воды для сельского хозяйства, исследователи из Принстонского университета проанализировали тенденции в круговороте воды в районах выращивания кукурузы в 21 африканской стране в период с 1979 по 2010 гг. атмосфера — сочетание эффектов испарения и транспирации, то есть движения воды через растения.В целом они обнаружили увеличение доступности воды во время вегетационного периода кукурузы, хотя тенденции варьировались в зависимости от региона. Большая доступность воды, как правило, является результатом сочетания увеличения количества осадков и снижения потребности в испарении.
Однако исследование показало, что в некоторых регионах Восточной Африки наблюдается снижение доступности воды. «Некоторые места, например, части Танзании, получили двойной удар, который выглядит как тенденция к снижению количества осадков, а также растущий спрос на испарения в более чувствительную среднюю часть вегетационного периода», — сказал Линдон Эстес, ведущий автор исследования и специалист. младший научный сотрудник программы в области науки, технологий и экологической политики Школы государственных и международных отношений им. Вудро Вильсона.
Анализ был опубликован в июльском номере журнала Environmental Research Letters.Основная цель исследования заключалась в том, чтобы включить надежные данные о факторах, влияющих на спрос на испарение.
К ним относятся температура, скорость ветра, влажность и чистая радиация, определяемая как количество энергии солнца, которое поглощается землей, за вычетом количества, отраженного обратно в атмосферу поверхностью Земли. Измерения трех из этих параметров были получены из набора данных по глобальным метеорологическим воздействиям (PGF) Принстонского университета, ранее разработанного двумя авторами исследования, научным сотрудником Джастином Шеффилдом и Эриком Ф. Вудом, профессором гражданского строительства и окружающей среды Сьюзен Дод Браун, а также исследователем. старший автор.PGF объединяет различные погодные и спутниковые данные и охватывает все участки суши с разрешением три часа и один градус широты или долготы (один градус широты составляет около 70 миль). Натаниэль Чейни, аспирант, который работает с Шеффилдом, уменьшил масштаб данных до разрешения около 15 миль.
Он включил наблюдения с африканских метеостанций, чтобы повысить точность данных. Для этого он использовал статистические методы, основанные на том принципе, что близкие друг к другу районы, вероятно, будут иметь одинаковую погоду.Команде также пришлось исправить данные на предмет ошибок, вызванных изменениями в инструментах или спутниках, которые могут вызвать внезапные скачки температуры или скорости ветра. «Когда вы имеете дело с глобальными данными о погоде с координатной сеткой, у них есть много проблем», — сказал Эстес. «Поэтому мы стараемся удалить как можно больше этих бородавок», — сказал он, чтобы получить точную картину изменений погоды в каждом месте.В большинстве районов снизилась потребность в испарении, что привело к увеличению доступности воды.
Исследователи проанализировали вклад различных факторов в это снижение и обнаружили, что тенденция к снижению чистой радиации в значительной степени ответственна за это изменение. По словам Эстеса, это был неожиданный результат, который сказал, что ожидал снижения потребности в испарении, но думал, что более низкие скорости ветра окажут большее влияние, чем снижение чистой радиации. В исследовании 2012 года, опубликованном в журнале Nature, Шеффилд и Вуд показали, что уменьшение скорости ветра помогло компенсировать последствия повышения температуры, которые в противном случае привели бы к увеличению засух.
Другое исследование показало, что уменьшение скорости ветра способствовало снижению спроса на испарения в Южной Африке. В текущем исследовании изучалась доступность воды только во время вегетационного периода кукурузы, что могло объяснить это несоответствие, сказал Эстес.Тенденции, выявленные в ходе этого исследования, могут иметь значение для сельскохозяйственной политики и практики, включая планирование орошения, сроки посева и выбор сортов сельскохозяйственных культур. Например, в Буркина-Фасо в Западной Африке сравнение различных частей вегетационного периода показало снижение доступности воды в начале сезона, но увеличение в более поздние моменты времени.
Это может означать, что сезон дождей начинается позже, и в этом случае фермеры в этом регионе могут адаптироваться, сажая кукурузу позже. В Южной Африке спрос на испарения упал во многих областях; это может повлиять на перераспределение водопользования.
По словам Эстеса, это исследование, в ходе которого было изучено только 34 процента всех африканских районов выращивания кукурузы, может служить основой для проведения более подробного анализа в отдельных странах. Также важно понимать взаимосвязь между изменениями в доступности воды и изменениями фактических урожаев сельскохозяйственных культур, что является более сложным, поскольку на тенденции урожайности влияют многочисленные политические и экономические факторы, а также методы ведения сельского хозяйства.
Именно на этом Эстес надеется сосредоточить свои следующие усилия. «Все эти факторы необходимо выявить, чтобы определить, что эти изменения в предложении и спросе на воду означают для растениеводства», — сказал он.