Озеро Тоба: три груза на чаше весов

Оригинал: "The effects of ENSO, climate change and human activities on the water level of Lake Toba, Indonesia: a critical literature review"
arXiv:2105.08918 · 2021-05-19 · CC BY 4.0 · 4 мин
Уровень крупнейшего вулканического озера мира падает из-за Эль-Ниньо, потепления и человека, но какой груз тяжелее — пока не ясно.

Озеро Тоба — гигантская чаша весов, на которую давят три груза: капризы Тихого океана, нагревающаяся атмосфера и человеческие нужды. Чаша медленно опускается: с 1957 по 2016 год уровень воды падал в среднем на 2,4 сантиметра в год. Это немного для одного сезона, но за шесть десятилетий набегает почти полтора метра. Для озера глубиной 228 метров потеря кажется скромной, однако для тех, кто живёт на его берегах, каждый сантиметр меняет и рыбалку, и туризм, и работу гидроэлектростанций.

Первый груз — Эль-Ниньо, тёплое течение, которое раз в несколько лет перекраивает погоду по всей планете. В годы сильных событий 1982/83, 1997/98 и 2015/16 дожди над водосбором озера сокращались на 50–100 миллиметров за сезон, а сухой период растягивался. Озеро, как ванна с прикрытым краном, получало меньше воды, но испарение не останавливалось. Второй груз — местное потепление: по данным метеостанции Парапат, максимальная температура воздуха растёт на 0,05 °C в год. Кажется, это копейки, но за десятилетия тёплый воздух вытягивает из озера всё больше влаги. Третий груз — человек. Вырубки и застройка на склонах, забор воды для алюминиевого завода и растущих посёлков. Площадь открытых земель выросла с 7,54 до 68,10 квадратных километров, и чем больше голая земля, тем быстрее вода скатывается в озеро, не задерживаясь в почве.

В 1984–1987 годах уровень Тобы упал сразу на 2,5 метра. Это как если бы из ванны за три года вычерпали слой воды высотой с дверной проём.

Все три груза действуют одновременно, но взвесить каждый по отдельности пока не удалось. Модели водного баланса рисуют спокойную картину: приток 209,09 кубометра в секунду против оттока 82,37, то есть озеро должно наполняться. Однако эти модели не учитывают, как изменится погода при дальнейшем потеплении. Климатические проекции допускают многолетние засухи, и тогда чаша весов может качнуться резко вниз. Для сравнения: на озере Урмия в Иране учёные смогли оценить, что человеческая деятельность отвечает за 80 % потерь. Для Тобы такого числа нет.

Первый груз — Эль-Ниньо, тёплое течение, которое раз в несколько лет перекраивает погоду по всей планете. В годы сильных событий 1982/83, 1997/98 и 2015/16 дожди над водосбором озера сокращались на 50–100 миллиметров за сезон, а сухой период растягивался. Озеро, как ванна с прикрытым краном, получало меньше воды, но испарение не останавливалось. Второй груз — местное потепление: по данным метеостанции Парапат, максимальная температура воздуха растёт на 0,05 °C в год. Кажется, это копейки, но за десятилетия тёплый воздух вытягивает из озера всё больше влаги. Третий груз — человек. Вырубки и застройка на склонах, забор воды для алюминиевого завода и растущих посёлков. Площадь открытых земель выросла с 7,54 до 68,10 квадратных километров, и чем больше голая земля, тем быстрее вода скатывается в озеро, не задерживаясь в почве.

В 1984–1987 годах уровень Тобы упал сразу на 2,5 метра. Это как если бы из ванны за три года вычерпали слой воды высотой с дверной проём.

Все три груза действуют одновременно, но взвесить каждый по отдельности пока не удалось. Модели водного баланса рисуют спокойную картину: приток 209,09 кубометра в секунду против оттока 82,37, то есть озеро должно наполняться. Однако эти модели не учитывают, как изменится погода при дальнейшем потеплении. Климатические проекции допускают многолетние засухи, и тогда чаша весов может качнуться резко вниз. Для сравнения: на озере Урмия в Иране учёные смогли оценить, что человеческая деятельность отвечает за 80 % потерь. Для Тобы такого числа нет.

Единственное, что известно точно: корреляция между площадью открытых земель и площадью озера отрицательная и сильная (−0,77). Чем больше голой земли, тем меньше воды.

Чаша весов продолжает опускаться, но стрелка ещё не показала, какой груз самый тяжёлый. Возможно, это Эль-Ниньо, который в засушливые годы перекрывает дожди. Возможно, потепление, которое день за днём выпаривает воду. А может, человек, который берёт воду без оглядки на завтрашний день. Чтобы ответить, нужна единая модель, которая учтёт все три силы сразу. Пока такой модели нет, и озеро Тоба остаётся гигантским природным экспериментом, за которым наблюдают все, кто зависит от его воды.

Озеро Тоба образовалось около 75 000 лет назад в кальдере супервулкана после одного из крупнейших извержений в истории Земли. Его средняя глубина 228 м, а вода используется для охлаждения алюминиевого завода и выработки электроэнергии.

Учёные
ArchimedesDaniel BernoulliLeonhard Euler
Понятия
энсо эль-ниньо южная осцилляция эль-ниньо многомерный индекс ЭНСО ла-нинья южная осцилляция весенний барьер предсказуемости модель Джина–Тиммермана буйковые станции TAO/TRITON объём тёплой воды межгодовая изменчивость климат распространение экваториальных волн муссон засуха естественная изменчивость эффект конденсатора Индийского океана относительный они ERSST температура поверхности моря