2.1. Особенности климатического опустынивания

Термин «климатическое опустынивание» предложен в 1949 году французским исследователем А. Абревилем [11].

Среди климатических факторов, обуславливающих развитие процессов опустынивания, выделяют засушливость климата и засуха. Метеорологическое явление засухи представляет собой сочетание дефицита влаги в атмосфере и в почве, приводящее к нарушению водного баланса растений, животных и в экстремальных ситуациях человека. Критерии засух разнообразны как по набору входящих в них показателей, так и по их количественным значениям [11].

К факторам природного (климатического) опустынивания относятся:

1. климатические (высокое напряжение солнечной радиации, малое количество осадков и неравномерность их выпадения, сухость воздуха и почвы, высокие значения температуры и альбедо подстилающей поверхности, активная ветровая деятельность);

2. гидрологические (временный поверхностный сток, способствующий глубинной и боковой эрозии водотоков, отсутствие или редкая сеть транзитных рек);

3. геоморфологические (характер подстилающей поверхности и воздействующие на него процессы водной и ветровой эрозии);

4. почвенные (слабо выраженные почвообразовательные процессы, низкое содержание гумуса, высокая карбонатность и засоленность, легкая подверженность эрозионным процессам);

5. характер растительного покрова (разреженность, сезонность развития, низкая продуктивность биомассы, преобладание ксероморфных и суккулентных форм и т.д.) [11].

Климатическое опустынивание неразрывно связано с двумя процессами: аридизацией климата и последующей деградацией засушливых земель, приводящих к естественному, постепенному расширению пустынных условий вблизи существующих пустынь.

Аридизация – это ведущий к иссушению климата комплекс процессов в приповерхностных слоях суши, когда количество осадков становится недостаточным для вегетации растительности. Внутривековая аридизация обуславливает в первую очередь процессы деградации динамичных компонентов ландшафтов, которые в целом обратимы.

В последнее время аридизация не только не сокращается, а, напротив, возрастает. При этом распространение получили обе формы опустынивания – дезертификация и дезертизация [5].

Особенно опасна первая из них, поскольку она приводит к росту территорий, занимаемых пустынями, причем к такому росту, что именно дезертификация стала ныне едва ли не главным «пожирателем пространства». В самом деле, в литературе часто приводят данные о том, что процесс опустынивания протекает со скоростью 7 км² в час или соответственно 6,9 млн. га в год (встречаются и гораздо более высокие показатели). На расширение пустынных территорий, несомненно, влияют и некоторые природные причины. Среди них общее потепление климата на нашей планете, наблюдающееся в последнее время.

Климатическое опустынивание наступает тогда, когда региональная аридизация вызывает дефицит влаги в почве несколько вегетационных сезонов подряд, при этом для растений становится недоступной влага, поступающая из более глубоких слоев почвы, а корневая система растений обнажается вследствие водной и ветровой эрозии.

Важно отметить, что аридизация является функцией не только режима осадков, но и испарения, стока, ветра. Согласно этой точке зрения, аридизация рассматривается в качестве начальной стадии климатического опустынивания. Аридизация является результатом изменения климата, когда он переходит в новое состояние и остается в нем по крайней мере, определенный период до наступления влажной фазы. Но внутривековая аридизация возможна и в условиях стационарного климата, выражаемых нестабильной климатической изменчивостью. Одним из признаков нестабильности служит экстремальность климата, в частности повторяющиеся многолетние группировки засухи. Засуха – повторяющаяся естественная часть многолетней изменчивости, которая может быть определена как сухой период на определенной территории с осадками значительно ниже нормы. Ее следует рассматривать как обычное климатическое явление.

Ведущим фактором климатического опустынивания – ослабление адвекции водяного пара в засушливые регионы, которая является функцией интенсивности и направления крупномасштабной атмосферной циркуляции. Причиной изменения циркуляционных процессов может быть термохалинная циркуляция океанических масс с ее воздействием на температуру поверхности океана, а также активизация вулканической деятельности. Ослабление адвекции влаги усиливает аридизацию: повышаются повторяемость, интенсивность и продолжительность атмосферных и почвенных засух. В настоящее время большинство семиаридных экосистем изменены в результате нерационального землепользования и не устойчивы к аридизации. Это в конечном итоге способствует деградации земель, т.е. истощению растительных, почвенных и водных ресурсов.

Зональное распределение температур и атмосферного давления определяет специфику ветров, общую циркуляцию атмосферы.

Среди климатических факторов, обуславливающих развитие процессов опустынивания, выделяются засушливость климата и засуха. Метеорологическое явление засухи представляет собой сочетание дефицита влаги в атмосфере и в почве, приводящее к нарушению водного баланса растений, животных и в экстремальных ситуациях и человека.

Также важную роль играют процессы переноса воздушных масс в атмосфере. Над экватором, где происходит наибольший нагрев суши и водной поверхности, господствуют восходящие движения воздуха. Здесь образуется область штилей и слабых переменных ветров. Теплый воздух, поднявшийся над экватором, несколько охлаждаясь, теряет большое количество влаги, выпадающей в виде тропических ливней. Затем в верхних слоях атмосферы воздух стекает на север и юг, в сторону тропиков. Эти воздушные потоки называют антипассатами. Под действием вращения Земли в северном полушарии антипассаты откланяются вправо, в южном – влево.

Примерно над широтами 30-40°С (у субтропиков) угол их отклонения составляет около 90°С, и они начинают перемещаться уже по параллелям. На этих широтах воздушные массы опускаются к нагретой поверхности, где еще больше нагреваются, и удаляются от критической точки насыщения. В связи с тем, что в тропиках круглый год высокое атмосферное давление, а у экватора, наоборот, пониженное, у поверхности земли возникает постоянное движение воздушных масс (пассатов) от субтропиков к экватору. Под воздействием того же отклоняющего влияния Земли в северном полушарии, пассаты движутся с северо-востока на юго-запад, в южном – с юго-востока на северо-запад.

Пассаты захватывают только нижнюю толщу тропосферы – 1,5-2,5 км. Господствующие в экваториально-тропических широтах пассаты определяют устойчивую стратификацию атмосферы, препятствуют вертикальным движениям и связанному с ними развитию облаков, выпадению осадков. Поэтому облачность в этих поясах очень не значительна, а приток солнечной радиации наибольший. Вследствие этого здесь наблюдается крайняя сухость воздуха (относительная влажность в летние месяцы составляет в среднем около 30%) и исключительно высокие летние температуры. Средняя температура воздуха на материках в тропическом поясе летом превышает 30-35°С; здесь бывает самая высокая на земном шаре температура воздуха – плюс 58°С. Средняя годовая амплитуда температуры воздуха – около 20°С, а суточная может доходить до 50°С, поверхности почвы – порой превышает 80°С.

Осадки выпадают очень редко, в виде ливней. В субтропических широтах (между 30 и 45°С северных и южных широт) величина суммарной радиации уменьшается, а циклоническая деятельность способствует увлажнению и выпадению осадков, приуроченных главным образом к холодному периоду года. Однако на материках развиваются малоподвижные депрессии термического происхождения, вызывающие резкую засушливость. Здесь средняя температура летних месяцев 30°С и более, максимальная же может достигнуть 50°С. В субтропических широтах наибольшей сухостью отличаются межгорные впадины, где годовое количество осадков не превышает 100-200 мм.

В умеренном поясе условия для формирования пустынь возникают во внутриконтинентальных районах, таких как Центральная Азия, где осадков выпадает не более 200 мм. В связи с тем, что Центральная Азия отгорожена от циклонов и муссонов горными поднятиями, здесь летом образуется барическая депрессия. Воздух отличается большой сухостью, высокой температурой (до 40°С и более) и сильной запыленностью. Редко проникающие сюда с циклонами воздушные массы с океанов и из Арктики быстро прогреваются и иссушаются.

Таким образом, характер общей циркуляции атмосферы, обусловлены планетарными особенностями, и местные географические условия создают своеобразную климатическую обстановку, формирующую к северу и югу от экватора, между 15° и 45°С широты, зону пустынь. К этому добавляется влияние холодных течений тропических широт (Перуанское, Бенгальское, Западно-Австралийское, Канарское и Калифорнийское). Создавая температурную инверсию, прохладные, насыщенные влагой морские воздушные массы, восточных постоянных ветров барических максимумов приводят к образованию прибрежных прохладных и туманных пустынь с еще меньшим выпадением осадков в виде дождя.

Климатическое опустынивание обусловлено не только ограниченным поступлением атмосферной влаги, но и частотой ее выпадения в виде осадков. Падение продуктивности земель зависит как от снижения общей суммы осадков, так и от снижения суммы и повторяемости слабоинтенсивных осадков. Редкие сильные осадки оказываются малоэффективными, к тому же они усиливают процессы опустынивания за счет водной эрозии, перераспределения органического вещества и т.д.

Для климатического опустынивания также важен новый механизм – конвективно-фильтрационный перенос воздуха в порах почвогрунта. Он уменьшает контрасты между температурой поверхности и приземной температурой, ослабляющие сухую конвекцию в пограничном слое. Дополнительно он выносит из почвы водяной пар, что ослабляет иссушение воздушной среды обитания растений.

Концепция климатического опустынивания включает географическую оценку роли механизма теплообмена поверхности с атмосферой, проявляющих себя по-разному в зависимости от состояния растительного покрова.

Таким образом, климатическое опустынивание в настоящем эквивалентно опустыниванию в прошлом и состоит из двух взаимодействующих процессов регионального масштаба, протекающих вблизи пустынь: аридизации и деградации засушливых земель. Климатический фактор остается ведущим в этом процессе.