Учёные отслеживают глобальную циркуляцию воды с помощью «атомных отпечатков»

Исследователи из Института промышленных наук Токийского университета разработали метод отслеживания глобальной циркуляции молекул воды во времени и пространстве с помощью моделирования изотопных ансамблей. Это позволяет лучше прогнозировать изменение гидрологических моделей и экстремальных погодных явлений.

Вода состоит из водорода и кислорода, некоторые атомы которых существуют в природе в более тяжёлых формах — изотопах. При испарении воды, образовании облаков и движении в атмосфере пропорции этих изотопов меняются предсказуемым образом, создавая уникальный «отпечаток», по которому можно проследить путь воды по всему земному шару.

В исследовании, опубликованном в Journal of Geophysical Research: Atmospheres, учёные впервые объединили восемь климатических моделей, учитывающих изотопы, в единую систему — ансамбль. Моделирование охватило 45-летний период с 1979 по 2023 год.

«Мы рады, что средние значения нашего ансамбля гораздо успешнее, чем у любой отдельной модели, отражают изотопные паттерны, наблюдаемые в глобальных осадках, водяном паре, снеге и спутниковых данных», — сказал профессор Кей Ёсимура, один из старших авторов исследования.

Анализ показал общий рост содержания водяного пара в атмосфере за последние 30 лет, связанный с повышением глобальной температуры. Результаты также выявили сильную связь с крупными межгодовыми климатическими явлениями, такими как Эль-Ниньо, Североатлантическая осцилляция и Южная кольцевая мода.

«Ансамбли предлагают более тонкий подход к моделированию, который уменьшает расхождения между отдельными моделями. Это позволяет нам отделить эффекты того, как каждая модель представляет процессы круговорота воды, от различий, возникающих из-за структур самих моделей», — пояснил доктор Хаён Бон, выпускник Института промышленных наук, ныне работающий в Институте космических исследований имени Годдарда NASA.

Это исследование представляет собой первую в мире единую систему, объединяющую несколько климатических моделей с учётом изотопов. Полученный ансамбль тесно согласуется с наблюдаемыми данными, давая более надёжную картину движения воды в глобальной климатической системе и помогая лучше прогнозировать экстремальные погодные явления в условиях продолжающегося потепления.