PNAS: Влияние сельского хозяйства на водно-энергетический баланс различается в зависимости от климата
Сельское хозяйство играет ключевую роль в глобальной продовольственной безопасности, тесно связанной с водными ресурсами для роста урожая. Однако управление взаимодействием между сельским хозяйством и доступностью воды создаёт проблемы, особенно в антропоцене, где традиционные взгляды часто упускают из виду влияние сельского хозяйства на водный цикл. Понимание и интеграция влияния сельского хозяйства на динамику воды становится обязательным условием для решения современных проблем. Это исследование подчёркивает контрастные воздействия сельскохозяйственной деятельности в умеренном и снежном климате. В умеренных водосборах сельское хозяйство ослабляет связь между осадками и стоком (precipitation-streamflow, P- Q), способствуя отклонениям от водно-энергетического баланса, вызванным осадками, в то время как в снежных водосборах сельскохозяйственная деятельность усиливает связь P-Q. Эти результаты дают представление о формировании эффективных стратегий управления водными ресурсами, обеспечении продовольственной безопасности и содействии устойчивому развитию во всём мире.
Сельское хозяйство является краеугольным камнем мирового производства продовольствия, на него приходится значительная часть забора воды во всём мире. По мере роста населения в мире растёт и спрос на воду в сельском хозяйстве, что приводит к изменениям в региональных водно-энергетических балансах. Авторы представляют подход к выявлению влияния сельского хозяйства на водно- энергетический баланс с использованием эмпирических данных. Они изучают отклонение от кривой Будыко для водосборов с расширением сельского хозяйства и их связи с изменениями водно- энергетического баланса с использованием алгоритма причинно-следственной связи. Анализируя данные по 1342 водосборам в трёх климатических классах Кёппен-Гейгера — умеренных, снежных и других — с 1980 по 2014 гг., авторы показывают, что умеренные и снежные водосборы, на которые приходится более 90% станций, демонстрируют различные закономерности. Процент пахотных земель (CL%) выступает в качестве доминирующего фактора, объясняя 47 и 37% дисперсии отклонений от кривой Будыко в умеренных и снежных водосборах соответственно. В умеренных водосборах CL% показывает сильную отрицательную корреляцию с силой причинной связи между осадками и стоком (P- Q) (Спирмен ρ = -0,75), что говорит о том, что пахотные земли усугубляют отклонения, вызванные осадками. Умеренная отрицательная корреляция с силой причинной связи между засушливостью и стоком (AR-Q) (ρ = -0,42) указывает на дополнительное влияние пахотных земель через взаимодействия, вызванные засушливостью. В заснеженных водосборах CL% оказывает аналогичное влияние с положительной корреляцией с силой причинной связи между P-Q (ρ = 0,51). Однако отрицательная корреляция с силой причинной связи между AR-Q (ρ = -0,45) подчёркивает роль засушливости как вторичного фактора. Хотя растительность и сезонность осадков также вносят вклад в отклонения, их воздействие сравнительно меньше. Эти результаты свидетельствуют о необходимости включения сельскохозяйственной деятельности в изменение водно-энергетического баланса для обеспечения будущих поставок воды.
