Засуха

Механизмы образования осадков подразделяются на конвективные, стратиформные[9] и орографические осадки[10]. Конвективные процессы включают в себя сильные вертикальные движения воздуха, которые могут вызвать «опрокидывание атмосферы» в этом месте в течение часа и вызвать обильные осадки[11], в то время как стратиформные процессы включают более слабые восходящие движения и менее интенсивные осадки в течение более длительного времени[12]. Осадки можно разделить на три категории в зависимости от того, выпадает ли она в виде воды, воды замерзающей при контакте с поверхностью, или льда. Засухи происходят в основном в районах, где нормальные уровни осадков сами по себе низкие. Если эти факторы не поддерживают объемы осадков, достаточные для достижения поверхности в течение достаточного времени, результатом является засуха. Засуха может быть вызвана высоким уровнем отраженного солнечного света и преобладанием систем высокого давления выше среднего, ветрами, несущими континентальные, а не океанические воздушные массы, и гребни областей высокого давления наверху могут предотвратить или ограничить развитие грозовой активности или количества осадков в одном определённом регионе. Когда регион находится в зоне засухи, механизмы обратной связи, такие как местный засушливый воздух[13], жаркие условия, которые могут способствовать образованию теплых гребней[14], и минимальная эвапотранспирация могут ухудшить условия засухи.

В тропиках наблюдается ежегодно повторяющееся в течение нескольких месяцев уменьшение и даже прекращение атмосферных осадков вследствие смещения антициклонов, происходящего по причине перехода Солнца через плоскость экватора. В полушариях Земли, разделяемых экватором, сезоны разные и меняются попеременно. В тропическом поясе северного полушария сухой сезон длится с октября по март. В этом время дожди становятся редкими, а погода — более жаркой и солнечной. В апреле сухой сезон сменяется сезоном дождей, который длится по сентябрь. В южных тропиках, наоборот, наступает сухой сезон.

Президент США Барак Обама обсуждает с фермерами засуху в Калифорнии в 2014 году.

Засуха заставляет мигрировать в поиске воды и пищи такие виды животных, как зебры, антилопы гну, слоны. Низкая влажность также способствует распространению пожаров в лесах и саваннах[15].

Эль-Ни́ньо это колебание температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана, оказывающее заметное влияние на климат. В более узком смысле Эль-Ниньо — фаза южной осцилляции, в которой область нагретых приповерхностных вод смещается к востоку. Во время явлений Эль-Ниньо в некоторых частях бассейна реки Амазонки, Колумбии и Центральной Америке бывает более сухая и жаркая погода. Зимы во время Эль-Ниньо теплее и суше, чем в среднем на северо-западе, севере Среднего Запада и северной части Среднего Востока США, поэтому в этих регионах меньше снегопадов. С декабря по февраль условия также более сухие, чем обычно, в южно-центральной Африке, в основном в Замбии, Зимбабве, Мозамбике и Ботсване. Прямое воздействие Эль-Ниньо, приводящее к более засушливым условиям, наблюдается в некоторых частях Юго-Восточной Азии и Северной Австралии, усиливая лесные пожары, усиливая дымку и резко снижая качество воздуха. Более сухие, чем обычно, условия также обычно наблюдаются в Квинсленде, внутренней части Виктории, внутреннем Новом Южном Уэльсе и восточной Тасмании с июня по август. Поскольку тёплая вода распространяется из западной части Тихого океана и Индийского океана в восточную часть Тихого океана, она вызывает обширную засуху в западной части Тихого океана. В 2014 году в Сингапуре был самый засушливый февраль с момента начала наблюдений в 1869 году: за месяц выпало всего 6,3 мм осадков, а 26 февраля температура достигла 35 ° C. В феврале 1968 года и 2005 года выпало 8,4 мм осадков [16].

Человеческая деятельность может напрямую вызвать усугубляющие факторы для возникновения засухи, такие как чрезмерное земледелие, чрезмерное орошение[17], вырубка лесов и эрозия, что отрицательно сказывается на способности земли удерживать воду. В засушливом климате основным источником эрозии является ветер. Эрозия часто является результатом перемещения материала ветром. Взвешенные частицы воздействуют на твёрдые объекты, вызывая эрозию за счет абразии. Ветровая эрозия обычно происходит в районах с небольшой растительностью или без неё, часто в районах, где осадков недостаточно для поддержания растительности[18].

Ожидается, что глобальное изменение климата вызовет засухи, которые окажут существенное влияние на сельское хозяйство во всём мире[19][20], и особенно в развивающихся странах[21][22][23]. Наряду с засухой в одних районах, наводнения и эрозия могут усилиться в других. Некоторые предлагаемые решения по борьбе с глобальным потеплением, в которых основное внимание уделяется более активным методам, а именно управлению солнечным излучением за счет использования космического зонта, также могут нести повышенную вероятность засухи.

Согласно Специальному докладу об изменении климата и земель Межправительственной группы экспертов по изменению климата, изменение климата увеличивает засуху и опустынивание и затрагивает сотни миллионов человек. Зона поражения включает большие территории в Африке, Азии, Австралии и Южной Америке[24].

Погибшие антилопы в Намибии во время засухи в Южной Африке в 2018–2019 гг.

Общие последствия засухи включают:

• Снижение роста или продуктивности урожая и продуктивности домашнего скота;
• Пыльные бури, когда засуха поражает территорию, страдающую от опустынивания и эрозии;
• Ущерб среде обитания, затрагивающий как наземных, так и водных животных[26];
• Голод — засуха дает слишком мало воды для выращивания продовольственных культур;
• Недоедание, обезвоживание и сопутствующие им заболевания;
• Массовая миграция, приводящая к внутренним миграциям и международным беженцам;
• Снижение производства электроэнергии из-за уменьшения расхода воды через плотины гидроэлектростанций[27];
• Нехватка воды для промышленных пользователей[28][29];
• Миграция змей, которая приводит к укусам змей[30];
• Социальная нестабильность
• Война за природные ресурсы, включая воду и продукты питания
• Лесные пожары, такие как лесные пожары в Австралии, становятся более обычным явлением во время засухи и могут привести к гибели людей[31];
• Воздействие и окисление кислых сульфатных почв из-за падения уровня поверхностных и грунтовых вод[32][33][34];
• Накопление цианотоксинов в пищевых цепочках и водоснабжении (некоторые из них являются одними из самых сильных токсинов, известных науке) может в долгосрочной перспективе вызывать рак с низким уровнем воздействия[35]. Высокие уровни микроцистина были обнаружены в моллюсках и пресноводных источниках в Сан-Франциско в штате Калифорния в 2016 году.

Только в Африке с 1970 по 2010 годы число погибших от засух составляет 1 млн человек [36].

В Центральной России в 1972, 1992, 2002 и 2010 годах из-за продолжительной жары и засухи возникли многочисленные лесные и торфяные пожары[37], что привело к задымлению Москвы и многих других городов и многочисленным нарушениям здоровья у людей.

Стратегии защиты от засухи, смягчения ее последствий или оказания помощи включают:

• Постройку плотин — многие плотины и связанные с ними водохранилища обеспечивают дополнительную воду во время засухи[39].
• Засев облаков — форма преднамеренного изменения погоды, чтобы искусственно вызвать выпадение дождя[40]. Эта тема остается горячо обсуждаемой, поскольку Национальный исследовательский совет США опубликовал в 2004 году отчёт, в котором говорится, что на сегодняшний день до сих пор нет убедительных научных доказательств эффективности преднамеренного изменения погоды [41].
• Опреснение морской воды и использование её для орошения или потребления[42].
• Мониторинг засухи — постоянное наблюдение за уровнем осадков и сравнение с текущими уровнями использования воды может помочь предотвратить искусственную засуху. Например, анализ водопользования в Йемене показал, что уровень грунтовых (подземных) вод подвергается серьёзному риску из-за чрезмерного использования[43]. Тщательный мониторинг уровня влажности также может помочь предсказать повышенный риск лесных пожаров с использованием таких показателей, как индекс засухи Китча-Байрама[31] или индекс засухи Палмера.
• Землепользование — тщательно спланированный севооборот может помочь свести к минимуму эрозию и позволить фермерам высаживать менее зависимые от воды культуры в более засушливые годы.
• Ограничение использования воды на открытом воздухе. Регулирование использования спринклеров, шлангов или вёдер на открытых растениях, наполнении бассейнов и других водоёмких домашних работах по обслуживанию.
• Сбор дождевой воды — сбор и хранение дождевой воды с крыш или других подходящих водосборов.
• Оборотная вода — бывшие сточные воды, обработанные и очищенные для повторного использования.
• Строительство каналов или перенаправление рек в качестве массовых попыток орошения в районах, подверженных засухе.