Новий підхід до аналізу ізотопів води дозволяє з високою точністю відстежувати глобальний кругообіг води та його зв’язок із кліматом.
Вода складається з водню та кисню, частина яких існує у вигляді «ізотопів», тобто атомів з однаковим хімічним складом, але різною масою. Під час випаровування, конденсації та перенесення в атмосфері співвідношення ізотопів змінюється передбачувано. Це створює своєрідні ізотопні сигнатури, за якими можна простежити шлях води від океанів до суходолу. Такий підхід відкриває нові можливості для аналізу штормів, повеней і посух.
У дослідженні, опублікованому в Journal of Geophysical Research: Atmospheres, науковці з Токійського університету застосували «ансамблеве моделювання» — поєднання результатів кількох кліматичних моделей. Ансамбль складався з восьми моделей, що відстежують ізотопи води, і охоплював період 1979–2023 років. Єдині дані про вітер і температуру поверхні моря дозволили оцінити як окремі моделі, так і їхнє узагальнене середнє.
«Зміни в ізотопах води відображають зміни в переносі вологи та великомасштабній атмосферній циркуляції», — пояснює Кей Йосімура. Ансамблеві середні значення значно краще відтворили ізотопні закономірності в опадах, водяній парі та снігу, ніж будь-яка окрема модель. Це зменшує невизначеність кліматичних оцінок.
Аналіз останніх десятиліть показав зростання водяної пари в атмосфері разом із підвищенням глобальної температури. Також виявлено зв’язки з ключовими кліматичними режимами, зокрема Ель-Ніньйо — Південним коливанням та Північноатлантичним коливанням. Ці системи визначають доступність води для мільярдів людей.
«Ансамблі дозволяють відокремити вплив фізики кругообігу води від структурних відмінностей моделей», — зазначає Хаюнг Бонг з NASA Goddard Space Flight Center. Робота створює першу у світі глобальну ізотопну ансамблеву систему, що суттєво підсилює прогнозування змін клімату та водних ресурсів.