Растущая угроза пространственно синхронизированных сухо-жарких явлений для глобальной продуктивности экосистем

Почему более жаркие и сухие периоды касаются всех

От цен в супермаркетах до стабильности глобальных поставок продовольствия — то, что происходит с культурами на отдалённых полях, формирует повседневную жизнь. В этом исследовании рассматривается настораживающая новая модель: не только отдельные засухи или волны жары, а недели, когда одновременно во многих ключевых сельскохозяйственных регионах мира необычно сухо и необычно жарко. Эти «сухо–жаркие» явления становятся более частыми, более синхронизированными между континентами и наносят больший ущерб способности растений расти и поглощать углерод, особенно сильно влияя на культовые культуры, такие как пшеница и кукуруза.

Когда жара и засуха приходят вместе

Растения в определённой мере справляются либо с сухостью, либо с жарой. Но когда эти факторы появляются одновременно, стресс усиливается во много раз. Чтобы экономить воду, растения закрывают крошечные поры на листьях, что ограничивает поступление двуокиси углерода, необходимой для роста, в то время как их внутренние процессы продолжают расходовать энергию. Одновременно ткани напрямую повреждаются высокой температурой и недостатком влаги. В результате происходит резкое снижение фотосинтеза, ухудшается поглощение питательных веществ и в многих случаях наблюдается долговременное снижение урожайности. Авторы сосредотачиваются на неделях с аномально низким количеством осадков и аномально высокими температурами, определяя эти составные сухо–жаркие события и отслеживая, где и когда они возникают по всему миру в период с 1979 по 2022 годы с использованием наблюдательных наборов данных.

От локальных катастроф к синхронизированным шокам

Ранее исследования часто рассматривали экстремальные явления по одному региону за раз. Здесь авторы задают более широкий вопрос: как часто сразу несколько регионов страдают от сухо–жарких явлений в одну и ту же неделю? Используя 44 крупных земельных региона, определённых Межправительственной панелью по изменению климата, они считают неделю «регионально сухо–жаркой», если значительная доля этого региона поражена. Затем определяют недели, в которые страдают сразу несколько регионов, и применяют статистическую меру, чтобы проверить, выше ли такая синхронность, чем можно было бы ожидать случайно. Анализ показывает, что не только соседние регионы часто испытывают сухо–жаркие экстремумы одновременно, но и удалённые территории — например Южная Америка и центральная Африка или европейские и южноазиатские зерновые пояса — также склонны переживать их синхронно, связанные атмосферными волновыми паттернами и климатическими режимами, такими как Эль-Ниньо.

Десятикратный рост широко распространённых событий

Наиболее тревожные изменения видны в распределении этих явлений. За последние четыре десятилетия недели с сухо–жаркими условиями, ограниченными только одним или двумя регионами, стали реже. Одновременно недели, в которые поражаются пять и более регионов одновременно, выросли почти в десять раз — с всего нескольких недель в год в 1980-е годы до примерно половины года в последнее десятилетие. Этот сдвиг в основном обусловлен распространением волн жары, тогда как общая площадь засухи остаётся примерно на одном уровне. Повторяя анализ после удаления долгосрочного тренда потепления из температурных данных, авторы оценивают, что примерно 80–85% увеличения синхронности с 2000 года можно прямо отнести к глобальному потеплению. В более прохладном, детрендированном мире сухо–жаркие явления по-прежнему происходят, но они менее скоординированы между регионами.

Что это значит для культур и углеродного баланса планеты

Чтобы уйти от простого подсчёта событий, исследование связывает синхронизированные сухо–жаркие недели с изменениями в росте растений. Используя спутниковые оценки валовой первичной продуктивности — скорости, с которой растения преобразуют солнечный свет и двуокись углерода в биомассу — авторы показывают, что сухо–жаркие недели почти всегда приводят к потерям, и что потери примерно удваиваются, когда поражается множество регионов одновременно по сравнению с локализованными явлениями. В среднем одна широко распространённая неделя снижает глобальную продуктивность растений примерно на три четверти процента, что эквивалентно примерно 2 миллионам тонн углерода в день. Сельхозугодья страдают примерно на 50% больше, чем средний показатель для суши в целом: особенно сильно страдают пастбища, а тропические леса отчасти защищены более глубокими корнями.

Культовые культуры под растущим давлением

Для сельского хозяйства картина ещё более тревожная. Сопоставив карты выращивания пшеницы, кукурузы и риса с данными о сухо–жарких неделях, авторы показывают, что пшеница наиболее уязвима: при одинаковом увеличении поражённой площади или числа пострадавших регионов продуктивность и урожай пшеницы падают круче, чем у кукурузы или риса. Это отражает, среди прочего, рост долговременных сухо–жарких периодов в ключевые фазы вегетации пшеницы, особенно в Восточной Европе и других крупных регионах-производителях. Региональные анализы «житниц» показывают, что поля пшеницы и кукурузы в Европе и Австралии теряют продуктивность со скоростями до двух раз выше глобального среднего, когда сухо–жаркие условия распространяются. В сильно орошаемых, но часто испытывающих стресс азиатских сельхозугодьях потери также существенны, тогда как некоторые регионы Северной и Южной Америки частично защищены лучшим водным менеджментом.

Почему это важно для продовольственной безопасности и климата

Изолированно плохой урожай в одном регионе иногда можно частично компенсировать за счёт импорта из других мест. Но когда многие житницы страдают одновременно, торговля уже не в состоянии полностью сгладить дефицит, и скачки цен и нехватка продовольствия становятся более вероятными. Одновременно крупные синхронные падения роста растений означают, что в атмосферу отводится меньше углерода, что косвенно усиливает изменение климата. Это исследование показывает: глобальное потепление не только делает горячие и сухие экстремумы более частыми — оно заставляет их выстраиваться в линию через континенты, превращая разрозненные погодные катастрофы в системные риски как для продовольственной системы, так и для углеродного баланса планеты.

Цитирование: Hassan, W.u., Nayak, M.A., Saharwardi, M.S. et al. The growing threat of spatially synchronized dry-hot events to global ecosystem productivity. Commun Earth Environ 7, 178 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03203-w

Ключевые слова: климатические экстремумы, засухи и волны жары, урожайность, продовольственная безопасность, продуктивность экосистем