Завдяки використанню радіоактивних "ключів" дослідники змогли відтворити історію атмосфери, що стосується водяної пари.
Вчені давно використовують ізотопи у молекулах води, щоб з'ясувати, звідки походить атмосферна волога, проте простежити її рух у глобальному кругообігу залишається складним завданням. Однак зараз дослідники вдосконалили цей підхід, розшифровуючи ізотопні "підписи" води та значно точніше відстежуючи перенесення вологи, пише Interesting Engineering з посиланням на нове дослідження з Journal of Geophysical Research: Atmospheres.
Група вчених з Токійського університету продемонструвала, як ізотопні маркери можуть допомогти в більш детальному моделюванні глобального водного циклу. Зокрема, шляхом аналізу дейтерію та кисню-18 — важчих природних ізотопів води — дослідники змогли відтворити "атмосферну історію" дощів і водяної пари.
Основою цього методу є процес ізотопного фракціонування. Важчі молекули води випаровуються повільніше і конденсуються швидше в порівнянні з легшими. Це призводить до зміни співвідношення ізотопів під час переміщення води в атмосфері, створюючи своєрідний "штрихкод", що вказує на місце походження опадів та кліматичні зони, через які вони пройшли.
"Зміни в ізотопному складі води свідчать про зміни в процесах перенесення вологи, її конвергенції та глобальних атмосферних циркуляцій," - зазначив професор Кей Йошимура, один із керівників цього дослідження.
Для того щоб подолати недоліки окремих кліматичних моделей, які часто не враховують усю складність атмосферних процесів, вчені розробили унікальну "ансамблеву" модель. Ця модель об'єднує вісім сучасних кліматичних систем і аналізує 45 років даних (1979-2023). Завдяки такому підходу вдалося зменшити похибки, властиві індивідуальним симуляціям, а також відділити "шум" від справжніх фізичних явищ у водному циклі.
За словами Йошимури, середні значення ансамблю значно точніше відтворюють ізотопні закономірності в глобальних опадах, водяній парі та снігу, ніж будь-яка окрема модель.
Результати дослідження дають змогу краще відстежувати глобальні запаси води. За останні 30 років моделювання показало чітке зростання вмісту водяної пари в атмосфері - безпосередньо пов'язане з підвищенням глобальної температури.
Також було виявлено, що існує сильний зв'язок з великими кліматичними явищами, такими як Ель-Ніньйо-Південна Осциляція, Північноатлантична Осциляція та Південний Аннулярний Режим. Вчені пояснюють, що ці системи мають значний вплив на водну безпеку для мільярдів людей по всій планеті.
Гейон Бон, випускниця університету, яка тепер трудиться в NASA Goddard Institute for Space Studies, підкреслила, що ансамблевий підхід сприяє зменшенню відмінностей між різними моделями та дозволяє більш точно оцінити, як вони відображають процеси водного циклу.
В умовах подальшого потепління планети розуміння того, як переміщується волога, стає не просто науковим інтересом, а необхідністю. Розшифровуючи "приховану мову" ізотопів, дослідники отримують чіткіше уявлення про те, як змінюється глобальний водний баланс.
"Наше дослідження значно розширює можливості аналізу кліматичних змін у минулому та формує міцну платформу для прогнозування реакцій глобального водного циклу і погодних явищ на подальше підвищення температури на планеті," - зазначив Йошимура.
Нагадаємо, що вивчення сталагмітів у печерах Мексики дозволили вченим краще зрозуміти причини занепаду цивілізації майя. По відкладенням на скелях вчені з'ясували, що занепад класичної цивілізація майя співпав з періодом численних посух.
#Модель #Вода #Атмосфера Землі #Клімат #Опади #Мексика #Молекула #Волога #Майя (цивілізація) #Радіоактивний розпад #Водяна пара #Скеля #Зсув #Географічна зона #Кліматична мінливість та зміни #Злива #Ізотоп #дейтерій #Атмосферна циркуляція #Конденсація #Похибка
