Засуха

За́суха — это явление продолжительной нехватки воды, будь то атмосферные (осадки ниже среднего), поверхностные или грунтовые воды. Засуха может длиться месяцами или годами или может быть объявлена уже через 15 дней^[1].

Начало засухи обычно связано с установлением малоподвижного высокого антициклона — в ре��ультате чего наступает продолжительный (от нескольких недель до двух-трёх месяцев) период устойчивой погоды с высокими для данной местности температурами воздуха и малым количеством осадков , в результате чего снижаются влагозапасы почвы и возникает угнетение и гибель культурных растений. Обилие солнечного тепла и постепенно понижающаяся влажность воздуха создают повышенную испаряемость (атмосферная, или воздушная засуха), в связи с чем запасы почвенной влаги без пополнения их дождями истощаются (почвенная засуха). Постепенно, по мере усиления почвенной засухи, пересыхают пруды, реки, озёра, родники, — начинается гидрологическая засуха. При засухе поступление воды в растения через корневые системы затрудняется, расход влаги на транспирацию начинает превосходить её приток из почвы, водонасыщенность тканей падает, нормальные условия фотосинтеза и углеродного питания нарушаются. Многие виды растений, такие как представители семейства Cactaceae (или кактусы), обладают адаптацией к засухоустойчивости, такой как уменьшенная площадь листьев и восковые кутикулы, повышающие их способность переносить засуху. Некоторые другие виды переживают засушливые периоды в виде закопанных семян. Полуперманентная засуха порождает засушливые биомы, такие как пустыни и луга^[2]. Продолжительные засухи вызывают массовые человеческие миграции и гуманитарный кризис. Большинство засушливых экосистем по своей природе имеют низкую продуктивность. Самая продолжительная засуха за всю историю человечества ( длительностью 400 лет) произошла в пустыне Атакама в Чили^[3].

• Атмосферные (или метеорологические) засухи происходят, когда в течение продолжительного времени в местности выпадает меньше среднего количества осадков^[4]. Метеорологическая засуха обычно предшествует другим видам засух^[5].
• Сельскохозяйственные засухи влияют на урожайность сельскохозяйственных культур или экологию ареала. Это состояние также может возникать независимо от любого изменения уровня осадков, когда либо усиление орошения, либо почвенные условия, а также эрозия, вызванная плохо спланированными сельскохозяйственными усилиями, вызывают нехватку воды, доступной для сельскохозяйственных культур. Однако при традиционной засухе это вызвано продолжительным периодом осадков ниже среднего^[6]
• Гидрологические засухи возникают, когда запасы воды в таких источниках, как водоносные горизонты, озёра и водохранилища, падают ниже порогового уровня, необходимого для поддержания жизнедеятельности растительности для региона. Гидрологическая засуха имеет тенденцию проявляться медленнее, потому что она связана с накопленной водой, которая используется, но не пополняется. Подобно сельскохозяйственной засухе, это может быть вызвано не только отсутствием осадков. Например, в 2007 году Всемирный банк выделил Казахстану крупную сумму денег на восстановление воды, которая была отведена другим странам из Аральского моря при советской власти^[7]. Подобные причины также ставят самое большое озеро Казахстана — Балхаш, под угрозу полного высыхания^[8].

По мере того, как засуха продолжается, условия вокруг неё постепенно ухудшаются, и ее воздействие на местное население усиливается.

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.

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].

Последствия засухи и нехватки воды можно разделить на три группы: экологические, экономические и социальные.

• Экологические — более низкие уровни поверхностных и подземных вод, более низкие уровни стока (снижение ниже минимального, что ведет к прямой опасности для жизни земноводных), повышенное загрязнение поверхностных вод, высыхание водно-болотных угодий, увеличение количества пожаров, более высокая интенсивность дефляции, потеря биоразнообразия, ухудшение здоровья деревьев и появление вредителей и болезней дендроидов.
• Экономические — снижение объёмов производства сельскохозяйственных культур, лесов, дичи и рыболовства, более высокие затраты на производство продуктов питания, более низкие уровни производства энергии на гидроэлектростанциях, убытки, вызванные истощением водных ресурсов, приносимых туризмом и транспортными доходами, проблемы с водоснабжением для энергетического сектора и технологических процессов в металлургической, горнодобывающей, химической, бумажной, деревообрабатывающей, пищевой промышленности и т. д., нарушение водоснабжения муниципальных хозяйств.
• Социальные — негативное воздействие на здоровье людей, непосредственно подвергшихся воздействию засухи (чрезмерная жара), возможное ограничение водоснабжения, повышенный уровень загрязнения, высокие затраты на продукты питания, стресс, вызванный неурожаем, и т. Это объясняет, почему засухи и нехватка пресной воды являются факторами, увеличивающими разрыв между развитыми и развивающимися странами^[25].

Эффекты различаются в зависимости от уязвимости. Например, фермеры, ведущие натуральное хозяйство, с большей вероятностью будут мигрировать во время засухи, потому что у них нет альтернативных источников пищи. Районы, население которых зависит от источников воды как основного источника пищи, более уязвимы для голода.

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.

В сельском хозяйстве люди могут эффективно смягчить большую часть последствий засухи за счет орошения и севооборота. Неспособность разработать адекватные стратегии смягчения последствий засухи в современную эпоху оборачивается серьезными человеческими жертвами, усугубляемыми постоянно растущей плотностью населения. Президент США Франклин Рузвельт 27 апреля 1935 года подписал документы о создании Службы охраны почв — в настоящее время Служба охраны природных ресурсов^[англ.]. Образцы закона были отправлены в каждый штат для принятия. Это были первые устойчивые практические программы по сокращению будущей уязвимости к засухе, создавшие агентства, которые первыми начали уделять особое внимание мерам по сохранению почвы для защиты сельскохозяйственных земель сегодня. Лишь в 1950-х годах в существующие законы было внесено значение, придаваемое сохранению водных ресурсов^[38].

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^{[англ.][31]} или индекс засухи Палмера^[англ.].
• 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.

• Всемирный день борьбы с опустыниванием и засухой
• Хидэригами — дух засухи в японском фольклоре.

• Засуха // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Стихийные бедствия и техногенные катастрофы. Превентивные меры = Natural Hazards. UnNatural Disasters: The Economics of Effective Prevention. — М.: «Альпина Паблишер», 2012. — 312 с. — (Библиотека Всемирного банка). — ISBN 978-5-9614-1527-8.