Температурная реакция рек на атмосферные тепловые волны определяется расходом и талой водой

Почему горные реки важны в условиях потепления

По всему Европейскому альпам реки — жизненно важные артерии для дикой природы, питьевой воды, сельского хозяйства и производства энергии. Но когда воздух накаляется во время тепловых волн, эти реки тоже могут перегреваться, что вызывает массовую гибель рыбы, ухудшение качества воды и остановки электростанций. В этом исследовании задаётся на первый взгляд простой, но важный вопрос: когда воздух невыносимо жаркий, следуют ли за ним всегда альпийские реки, или существуют скрытые факторы, которые могут сохранять воду в реках прохладнее дольше?

Когда горячий воздух не гарантирует тёплые реки

Анализируя данные по 275 речным бассейнам Швейцарии и Австрии за 2011–2021 годы, исследователи сопоставляли «атмосферные тепловые волны» в воздухе с «речными тепловыми волнами» в воде. Оба явления определялись как периоды не менее пяти дней, когда местные температуры попадали в самые жаркие 10 процентов для данного времени года. Удивительно, но лишь около 47 процентов атмосферных тепловых волн приводили к тепловым волнам в реках. Время наступления и сила связи сильно зависели от места и сезона: низменные реки весной и летом чаще нагревались вместе с воздухом, тогда как высокогорные реки сильнее реагировали осенью и зачастую оставались относительно прохладными летом.

Скрытые помощники: дополнительная вода и таяние снега

Чтобы понять, почему некоторые реки сопротивлялись нагреву, команда рассмотрела не только температуру воздуха, но и ряд других условий: расход реки, талые воды со снега и ледников, влажность почвы, баланс осадков и испарения, влажность воздуха и солнечное излучение на поверхности. Все эти показатели были приведены к общей шкале «необычности» условий. Наиболее чёткий узор возник для показателей объёма воды в реке и доли этой воды, приходящейся на талую воду и лёд. Во многих тепловых волнах реки с вышеобычным расходом и значительным вкладом холодной талой воды оставались прохладнее, даже когда окружающий воздух был исключительно горячим. Напротив, при менее обычных низких расходах реки гораздо чаще переживали собственные тепловые волны.

Когда низкий расход и озёра меняют баланс

Низкий расход во время засух оказался ключевым фактором риска. При меньшем объёме воды в русле реки имеют меньшую «тепловую ёмкость», поэтому то же количество поступающего тепла быстрее повышает их температуру. Периоды малого расхода также сопутствуют снижению подпитки грунтовыми водами и талой водой, что лишает реки важных природных источников охлаждения. На примерах исследования это становится очевидно: две раннесезонные летние тепловые волны на реке Драу в Австрии сопровождались схожими температурами воздуха, но в один год при обильной талой воде и высоком расходе речных тепловых волн не стало, тогда как через два года, когда снега оставалось мало и расход был ниже, на всех наблюдаемых станциях произошли речные тепловые волны. Большие озёра добавляют ещё один поворот. Зимой и весной вода, вытекающая из альпийских озёр, обычно была холоднее, чем верховья рек, смягчая нагрев ниже по течению. Однако в середине и конце лета поверхность озёр, нагретая солнцем, может наоборот усиливать нагрев рек ниже по течению.

Меняющиеся сезоны в эпоху изменения климата

Результаты указывают, что будущее потепление рек будет формироваться не только более тёплым воздухом, но и изменяющимися гидрологическими режимами. Ожидается, что изменение климата принесёт более частые и интенсивные тепловые волны и более продолжительные засухи, что способствует появлению речных тепловых волн. Одновременно альпийские снежные покровы и ледники уменьшаются и тают раньше в году. Это означает меньше холодной талой воды, поступающей в реки поздней весной и летом, когда она сейчас обеспечивает важную защиту. Во многих бассейнах схемы стока, как прогнозируется, сместятся от доминирования снеготаяния к дождям, что приведёт к более низким летним расходам и ещё сильнее снизит способность рек сдерживать нагрев.

Что это значит для рек, рыбы и людей

Для неспециалистов главный вывод таков: горные реки не являются пассивными термометрами воздуха над ними. Их температура во время тепловых волн во многом зависит от объёма воды, от того, когда происходит таяние снега и льда, как озёра перемешивают и отдают воду, а также от того, влажны ли или сухи водосборы. Сейчас эти факторы иногда предотвращают опасный нагрев рек, даже когда воздух палит. Но по мере сокращения талых вод и уменьшения летних расходов в Альпах эта природная защита, вероятно, ослабнет. Без бережного управления использованием воды, режимом работы водохранилищ и потребностями экосистем речные тепловые волны могут стать более частыми и серьёзными, с далеко идущими последствиями для водной биоты, качества питьевой воды и гидроэнергетики.

Цитирование: van Hamel, A., Janzing, J. & Brunner, M.I. River temperature response to atmospheric heatwaves is modulated by discharge and meltwater. Commun Earth Environ 7, 296 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03269-6

Ключевые слова: тепловые волны в реках, Альпийские реки, талые воды, засуха потока, влияние изменения климата