Вчені проаналізували ізотопні “підписи” опадів за останні 45 років, щоб з’ясувати їхнє походження.

Завдяки радіоактивним “ключам” науковці відтворили атмосферну історію водяної пари.

Дослідники вже давно застосовують ізотопи в молекулах води для визначення походження атмосферної вологи, однак відстежити її переміщення в глобальному кругообігу залишається непростим завданням. Проте тепер вчені вдосконалили цей метод, розшифровуючи ізотопні “підписи” води та значно точніше відстежуючи перенесення вологи, повідомляє Interesting Engineering, посилаючись на нове дослідження з Journal of Geophysical Research: Atmospheres.

Команда з Токійського університету продемонструвала, як за допомогою ізотопних маркерів можна детальніше змоделювати глобальний водний цикл. Зокрема, вивчаючи дейтерій і кисень-18 – важчі природні ізотопи води – науковці відтворили “атмосферну історію” опадів і водяної пари.

Основою методу є процес ізотопного фракціонування. Важчі молекули води випаровуються повільніше і конденсуються швидше, ніж легші. Внаслідок цього співвідношення ізотопів змінюється під час переміщення води в атмосфері, формуючи унікальний “штрихкод”, який вказує, де виникла злива та через які кліматичні зони вона пройшла.

“Зміни в ізотопному складі води відображають зміни у перенесенні вологи, її конвергенції та великомасштабній циркуляції атмосфери”, – пояснив професор Кей Йошимура, один із керівників дослідження.

Щоб подолати обмеження окремих кліматичних моделей, які часто не враховують усю складність атмосфери, науковці створили першу у світі “ансамблеву” модель. Вона об’єднала вісім сучасних кліматичних моделей і 45 років даних (1979–2023). Такий підхід дозволив зменшити похибки окремих симуляцій і відокремити “шум” від реальних фізичних процесів 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 дозволяють краще відстежувати глобальні запаси води. Протягом останніх 30 років моделювання показало чітке зростання вмісту водяної пари в атмосфері – безпосередньо пов’язане з підвищенням глобальної температури.

Також виявлено тісний зв’язок із масштабними кліматичними явищами, зокрема El Niño–Southern Oscillation, North Atlantic Oscillation та Southern Annular Mode. Як зазначають вчені, ці системи суттєво впливають на водну безпеку мільярдів людей у світі.

Гейон Бон, випускниця університету, яка нині працює в NASA Goddard Institute for Space Studies, підкреслила, що ансамблевий підхід допомагає зменшити розбіжності між моделями й точніше оцінити, як вони описують процеси водного циклу.

Основи для прогнозування майбутнього

В умовах подальшого потепління планети розуміння того, як переміщується волога, стає не лише науковим інтересом, а й необхідністю. Розшифровуючи “приховану мову” ізотопів, дослідники отримують чіткіше уявлення про те, як змінюється глобальний водний баланс.

“Наше дослідження суттєво покращує можливості інтерпретації кліматичних змін у минулому та створює надійну основу для прогнозування того, як глобальний водний цикл і погодні процеси реагуватимуть на подальше глобальне потепління”, – підсумував Йошимура.

Дослідження причин занепаду цивілізації майя

Нагадаємо, що вивчення сталагмітів у печерах Мексики дозволило науковцям краще зрозуміти причини занепаду цивілізації майя. За відкладеннями на скелях вчені з’ясували, що занепад класичної цивілізації майя співпав з періодом численних посух.