Экстремальные ливни меняют тепловой режим вечной мерзлоты по всему Северному полушарию

Почему внезапные ливни важны для замерзших земель

По всей Арктике и в высоких горах земля может оставаться замороженной тысячи лет, удерживая огромные запасы льда и закопанного углерода. По мере потепления климата учёные опасаются, что эта промёрзшая земля — вечная мерзлота — будет оттаивать быстрее, высвобождая парниковые газы и дестабилизируя дороги, здания и трубопроводы. В этом исследовании поставлен на первый взгляд простой, но важный вопрос: что происходит с промёрзшей почвой, когда на неё попадает не просто лёгкий дождь, а всё более частые экстремальные ливни?

Сильные дожди на промёрзших основах

Вечную мерзлоту покрывает «активный слой», который оттаивает каждое лето и снова промерзает зимой. Толщина и температура этого слоя в значительной степени управляют темпом изменений более глубоко залегающего постоянно промёрзшего грунта. Используя данные с 131 наблюдательного пункта в районах вечной мерзлоты Китая, России и США, исследователи изучили, как интенсивные осадки — дни с особенно сильным дождём — влияют на температуру почвы. Они объединили четыре стандартных показателя экстремальных осадков с тремя различными аналитическими методами, чтобы зафиксировать краткосрочные ответы почвы в тот же день, когда происходили штормы.

Поверхностное охлаждение, глубокое потепление

В результате получается контринтуитивная картина. На первый взгляд можно было бы ожидать, что холодный дождь просто охладит почву. Вместо этого исследование выявляет послойный ответ. В самых верхних нескольких сантиметрах почвы экстремальные ливни часто вызывают охлаждение благодаря усиленному испарению и притоку относительно холодной дождевой воды, которая отбирает тепло с поверхности. Но глубже, за пределами примерно 10 сантиметров, доминирует потепление. По всем пунктам и при всех определениях ливней почти 80% более глубоких слоёв почвы согрелись во время экстремальных осадков. В целом более чем в трёх четвертях мест наблюдался суммарный эффект потепления где‑то в активном слое, что указывает на то, что интенсивные дожди склонны подталкивать тепло вниз и способствовать более глубокому оттаиванию.

Сухие против влажных регионов: рассказ о двух климатах

Тем не менее окончательный эффект — потепление или охлаждение вечной мерзлоты — сильно зависит от окружающего климата. В аридных регионах, где почвы относительно сухие, экстремальные осадки прогревали грунт как в верхних, так и в глубоких слоях, иногда на несколько градусов. Дополнительная влага там значительно повышает эффективность переноса тепла в почву, и глубокие слои не приобретают достаточно дополнительной «теплоёмкости», чтобы компенсировать этот эффект. В влажных регионах, напротив, поверхностные слои почвы охлаждались во время ливней, а глубокие слои показывали незначительные изменения или лёгкое охлаждение. Уже влажные почвы там получают существенное дополнительное запасание и буферизацию тепла, что замедляет продвижение фронта оттаивания даже при введении дополнительной воды.

Растительность, лёд и органическое вещество формируют ответ

Местные экосистемы дополнительно смещают баланс. Ландшафты, покрытые кустарником, демонстрировали наиболее выраженный ответ в виде потепления, особенно в глубине, тогда как нарушённые территории — например, выгоревшие или сильно изменённые участки с редкой растительностью, тонкими органическими слоями и малым количеством внутрипочвенного льда —, как правило, охлаждались в верхних горизонтах. Площадки, богатые приземным льдом и органическим веществом, испытывали наибольшее глубокое потепление при сильных ливнях. Эти материалы изолируют и стабилизируют почву, сохраняя её относительно холодной в нормальных условиях; когда приходят интенсивные осадки, добавленная влага и перенос тепла могут эффективнее проникать вниз, прогревая слои, ранее хорошо защищённые. Статистические анализы, связывающие климат, растительность, влажность почвы, содержание органики и льда, подтвердили, что тёплые, относительно сухие условия с обильным кустарником и ледистым грунтом способствуют потеплению, тогда как холодные, влажные, с редкой растительностью условия — охлаждению.

Что это значит для будущего оттаивания

В совокупности результаты показывают, что экстремальные ливни — это не просто побочный эффект изменения климата на севере, а активный фактор изменений вечной мерзлоты. Короткие интенсивные шторма могут охладить самую поверхность, но при этом доставлять тепло в более глубокие слои, утолщая сезонно оттаивающую зону во многих местах, особенно там, где почвы сухие, ледистые и покрыты кустарником. Поскольку модели климата прогнозируют учащение интенсивных осадков на северных территориях, эти результаты указывают на то, что оттаивание вечной мерзлоты, нестабильность грунта и выбросы углерода могут ускориться в уязвимых районах. Чтобы лучше предвидеть будущие риски для климата и инфраструктуры, прогнозы изменений вечной мерзлоты должны учитывать не только рост температуры воздуха, но и возрастающее влияние экстремальных ливней.

Цитирование: Li, Q., Peng, X., Frauenfeld, O.W. et al. Extreme rainfall reshapes permafrost thermal regimes across the Northern Hemisphere. Nat Commun 17, 3204 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70017-x

Ключевые слова: оттаивание вечной мерзлоты, экстремальные ливни, арктический климат, температура почвы, углеродная обратная связь