Ученые объяснили, почему тропические зоны Земли расширяются

https://ria.ru/20200818/1575925282.html

Ученые объяснили, почему тропические зоны Земли расширяются

Ученые объяснили, почему тропические зоны Земли расширяются — РИА Новости, 18.08.2020

Ученые объяснили, почему тропические зоны Земли расширяются

Согласно результатам нового научного исследования, тропические зоны Земли расширяются в стороны полюсов. Это связано с процессами в океане, которые обусловлены… РИА Новости, 18.08.2020

2020-08-18T11:04

2020-08-18T11:04

2020-08-18T11:48

наука

география

земля — риа наука

климат

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn25.img.ria.ru/images/98230/53/982305366_0:308:6016:3692_1920x0_80_0_0_d8d94725ff1db54805567a3aee85b055.jpg

МОСКВА, 18 авг — РИА Новости. Согласно результатам нового научного исследования, тропические зоны Земли расширяются в стороны полюсов. Это связано с процессами в океане, которые обусловлены антропогенными изменениями.Статья опубликована в журнале Journal of Geophysical Research: Atmospheres.Результаты наблюдений и климатического моделирования показывают, что за последние 15-20 лет окраины тропиков и связанные с ними сухие субтропические зоны смещаются в сторону более высоких широт. Причиной этого явления, по единодушному мнению ученых, служат глобальные изменения климата, но конкретный динамический механизм смещения климатических зон, названного «тропической экспансией», до последнего времени был не ясен.Расширение тропических зон имеет серьезные экономические и социальные последствия: этот процесс меняет направление ветров, вызывая засухи и лесные пожары в таких регионах, как Калифорния или Австралия, которые уже испытывают нехватку воды. И без точного определения первопричины тропической экспансии климатологи не могут достоверно прогнозировать ситуацию в будущем.В качестве движущей силы расширения называли выбросы парниковых газов, разрушение озонового слоя и накопление аэрозолей в атмосфере. Однако климатические модели, использующие эти параметры, не могли объяснить высокую скорость тропической экспансии — от 0,25 до 0,5 градуса широты за десятилетие, — а также то, почему в одних регионах расширение происходит активнее, чем в других. Это заставило некоторых исследователей предполагать, что тропическое расширение можно объяснить естественными колебаниями климата Земли.Ученые из Германии и США под руководством Ху Яна (Hu Yang) из Института Альфреда Вегенера в Бремерхафене построили модель, которая рассматривает связь между океаном и атмосферой. Используя спутниковые данные за период с 1982 по 2018 год, а также более ранние письменные источники, они проанализировали изменения температуры в основных круговых океанских течениях, которые переносят теплую воду к полюсам и холодную воду к экватору.Результаты цифровой обработки наблюдений показали, что тропическая экспансия вызвана в первую очередь потеплением океана, а не прямыми изменениями в атмосфере, а причиной приближения тропических окраин и океанских круговых течений к полюсам стало накопление избыточного тепла в субтропических зонах океанов. Особенно заметно за последние 15 лет засушливые субтропические полосы расширились в Средиземноморье, Австралии и южной Калифорния. При этом в Южном полушарии процесс тропической экспансии происходил активнее, чем в Северном. По мнению авторов, это объясняется большей площадью поверхности океана в Южном полушарии.Изучая ширину тропической зоны отдельно над каждым океаническим бассейном, ученые обнаружили, что расширение границ тропических зон точно соответствует меридиональному смещению градиентов температуры океана в средних широтах, обусловленному антропогенным воздействием на климат и глобальным потеплением.»Мы демонстрируем, что усиление потепления субтропического океана не зависит от естественных климатических колебаний, — приводятся в пресс-релизе Американского геофизического союза слова Ху Яна. — Это результат глобального потепления, вызванного антропогенными причинами».По словам авторов исследования, хотя естественные долгосрочные колебания климата и способствуют наблюдаемым тенденциям, сами по себе эти колебания не могут объяснить темпы происходящего расширения, в основе которого лежит взаимодействие между океаном и атмосферой.

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn23.img.ria.ru/images/98230/53/982305366_342:0:5675:4000_1920x0_80_0_0_e41684c7264bf6b06c84160bf3056403.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

география, земля — риа наука, климат

МОСКВА, 18 авг — РИА Новости. Согласно результатам нового научного исследования, тропические зоны Земли расширяются в стороны полюсов. Это связано с процессами в океане, которые обусловлены антропогенными изменениями.Статья опубликована в журнале Journal of Geophysical Research: Atmospheres.

Результаты наблюдений и климатического моделирования показывают, что за последние 15-20 лет окраины тропиков и связанные с ними сухие субтропические зоны смещаются в сторону более высоких широт. Причиной этого явления, по единодушному мнению ученых, служат глобальные изменения климата, но конкретный динамический механизм смещения климатических зон, названного «тропической экспансией», до последнего времени был не ясен.

Расширение тропических зон имеет серьезные экономические и социальные последствия: этот процесс меняет направление ветров, вызывая засухи и лесные пожары в таких регионах, как Калифорния или Австралия, которые уже испытывают нехватку воды. И без точного определения первопричины тропической экспансии климатологи не могут достоверно прогнозировать ситуацию в будущем.

В качестве движущей силы расширения называли выбросы парниковых газов, разрушение озонового слоя и накопление аэрозолей в атмосфере. Однако климатические модели, использующие эти параметры, не могли объяснить высокую скорость тропической экспансии — от 0,25 до 0,5 градуса широты за десятилетие, — а также то, почему в одних регионах расширение происходит активнее, чем в других. Это заставило некоторых исследователей предполагать, что тропическое расширение можно объяснить естественными колебаниями климата Земли.

Ученые из Германии и США под руководством Ху Яна (Hu Yang) из Института Альфреда Вегенера в Бремерхафене построили модель, которая рассматривает связь между океаном и атмосферой. Используя спутниковые данные за период с 1982 по 2018 год, а также более ранние письменные источники, они проанализировали изменения температуры в основных круговых океанских течениях, которые переносят теплую воду к полюсам и холодную воду к экватору.

Результаты цифровой обработки наблюдений показали, что тропическая экспансия вызвана в первую очередь потеплением океана, а не прямыми изменениями в атмосфере, а причиной приближения тропических окраин и океанских круговых течений к полюсам стало накопление избыточного тепла в субтропических зонах океанов.

Особенно заметно за последние 15 лет засушливые субтропические полосы расширились в Средиземноморье, Австралии и южной Калифорния. При этом в Южном полушарии процесс тропической экспансии происходил активнее, чем в Северном. По мнению авторов, это объясняется большей площадью поверхности океана в Южном полушарии.

Изучая ширину тропической зоны отдельно над каждым океаническим бассейном, ученые обнаружили, что расширение границ тропических зон точно соответствует меридиональному смещению градиентов температуры океана в средних широтах, обусловленному антропогенным воздействием на климат и глобальным потеплением.

«Мы демонстрируем, что усиление потепления субтропического океана не зависит от естественных климатических колебаний, — приводятся в пресс-релизе Американского геофизического союза слова Ху Яна. — Это результат глобального потепления, вызванного антропогенными причинами».

По словам авторов исследования, хотя естественные долгосрочные колебания климата и способствуют наблюдаемым тенденциям, сами по себе эти колебания не могут объяснить темпы происходящего расширения, в основе которого лежит взаимодействие между океаном и атмосферой.

Тропики. Субтропики — презентация онлайн

1. 1 группа: соотнесите характеристику и название природной зоны: Вечная мерзлота, степь полярная ночь, полярный день Скудная,

1 группа:
соотнесите характеристику и название
природной зоны:
Вечная мерзлота,
полярная ночь,
полярный день
Скудная, низкорослая
растительность.
Основное занятие жителей
— оленеводство, рыболовство
Самая большая природная
зона России. Густой
непроходимый лес
Природная зона,
где мы живем
Теплое сухое лето
,холодная зима,
мало осадков- мало деревьев
Недостаток влаги,
основные растения:
саксаул, верблюжья колючка
Самая маленькая
природная зона России,
расположена на юге
степь
тундра
?
лесов
тайга
2группа:
Отгадайте кроссворд:
1-Природная зона с теплым сухим
летом, где мало осадков и мало
деревьев
2- Самая сухая и жаркая природная
зона3-Есть на почве в тундре4 самая большая природная зона ,
густой непроходимый лес5- Природная зона, сосед Арктики6- Их разводят жители тундры7- Пушной зверь, живущий в тундре8- растение пустыни—верблюжья
пустыня
арктика
1
Тропикинаиболее
жаркий пояс
земного шара.
Субтропикиобласти,
примыкающие
к тропикам.
2
3

4. Паспорт природной зоны:

Географическое положение
Климат
Почвы
Растительный мир
Животный мир
Использование ПЗ человеком
Охрана ПЗ
4
В России субтропики занимают совсем
небольшую площадь — узкую полосу
Черноморского побережья, прижатого к
воде горами Кавказа.Это самая
маленькая природная зона. Местами
горные склоны обрываются прямо в
морской прибой. Однако если бы не
море и горы, субтропиков не было бы
совсем. Зимой Причерно-морский
хребет защищает побережье от

вторжения северных ветров, а Чёрное
море, отдавая накопленное летом
тепло, смягчает климат. Поэтому в
январе температура обычно выше нуля,
а снег, если и выпадает, лежит недолго.
Лето продолжительное, зима теплая
(средняя температура января 0 °С). В
этих условиях многие растения могут
развиваться круглый год. На равнинных
территориях снежный покров
практически не образуется. Основная
часть осадков приходится на холодное
время года. Летом дождей выпадает
мало, и растительность страдает от
засухи.
5
Распространены плодородные
красноземные и желтоземные
почвы.
Благоприятные условия – тепло и
влага – дают возможность расти
высоким деревьям с крупными
листьями.
Это дуб, бук, каштан.
Очень много растений, привезенных
из разных стран: кипарисы,
магнолии, пальмы.
На Черноморском побережье растет
много фруктовых растений:
инжир, персики, грецкие орехи.
Обилие тепла и влаги позволяет
здесь выращивать такие
субтропические культуры, как
чай, мандарины, лимоны.
Значительные площади заняты
виноградниками и плантациями
табака.
6
Животный мир Черноморского побережья богат и
разнообразен. В лесах обитают медведи, кабаны, барсы и
шакалы. Цикады питаются соком растений. Хищный богомол
питается мелкими насекомыми. Много ящериц и змей. Эти
животные обитают на суше. Встречаются животные, которые
добывают себе пищу в море. Это птицы – чайки, бакланы.
Удивительны морские обитатели: медузы, крабы, морские
коньки, морские иглы, дельфины.
7
Черноморское побережье
– российская
здравница. Солнечные
лучи, морская
прохлада, вечнозеленая
растительность,
радующая глаз, теплые
ласковые волны,
набегающие на берег,
привлекают тысячи
людей в эти края. Здесь
построены санатории,
дома отдыха. Но люди,
приезжающие сюда
отдыхать, не всегда
относятся к природе
бережно.
8
• Сточные воды и мусор попадают в море и
загрязняют его. Люди, приехавшие отдыхать, ловят
насекомых на память и ломают ветки растений.
Для решения экологических проблем приняты
следующие меры: создан Сочинский
национальный парк для сохранения уникальной
природы. В Красную книгу России занесены
растения этих мест (иглица колхидская, самшит
колхидский, тис ягодный) и животные (жужелица
кавказская, черноморская афа
9

10. Контрольные вопросы:

1- Побережье какого моря занимают субтропики в
России?
2- Какая зима в зоне субтропиков?
3-Плодородные ли почвы субтропиков?
4- Какие растения субтропиков ты запомнил?
5- Каких животных субтропиков ты запомнил?
6- В какой природной зоне ты хотел бы отдохнуть?
Почему?
13

11. Ответы на вопросы:

1- Побережье Черного моря
2- Лето продолжительное, зима теплая
3- Плодородны
4- дуб, бук, каштан, кипарисы, магнолии, пальмы.
5- медведи, кабаны, барсы ,шакалы,цикады чайки,
бакланы, медузы, крабы, морские коньки, морские
иглы, дельфины.
11
Спасибо за
внимание!
12

Тропики. Субтропики — презентация онлайн

1. Субтропики

Тропики – это тепловой пояс, расположенный
по обе стороны от экватора. «Суб» означает
«под». Субтропики – области, расположенные
«под тропиками», лежащие к северу и югу от
тропиков.
Субтропическая зона занимает
очень маленькую территорию.
Она расположена на
Черноморском побережье
Кавказа.
Климат
• Умеренно жаркое лето.

• Тёплая зима; зимой идут дожди.
• Солнце за лето нагревает море, а
зимой море отдаёт побережью
тёплый воздух.
• Кавказские горы являются
преградой для северного ветра.
Растительный мир Черноморского
побережья Кавказа
Растительный мир Черноморского побережья
Кавказа очень разнообразен благодаря теплу,
влаге и плодородным почвам.
В лесах на склонах Кавказских гор растут
широколиственные деревья.
ДУБ
БУК
КАШТАН
НАСТОЯЩИЙ
В парках и на городских улицах выращивают
растения, привезённые из разных тёплых стран. Эти
растения круглый год остаются зелёными.
КИПАРИС
МАГНОЛИЯ
ПАЛЬМА
Грецкие орехи
Инжир
Абрикосы
Персики
Животный мир Черноморского
побережья Кавказа
ЦИКАДА
БОГОМОЛ
ЖУЖЕЛИЦА КАВКАЗСКАЯ
ЖУКИ-СВЕТЛЯКИ
ОЛЕАНДРОВЫЙ БРАЖНИК
КОСУЛЯ
КАБАН
КАВКАЗСКИЙ БУРЫЙ
МЕДВЕДЬ
СНЕЖНЫЙ БАРС
БАКЛАН
ЧАЙКА
КРАБ
МЕДУЗА
Каменный краб один из самых
крупных
представителей
крабов Чёрного
моря.
Медуза корнерот самая крупная
медуза Чёрного
моря.
МОРСКОЙ
КОНЁК
МОРСКАЯ ИГЛА
ДЕЛЬФИН
Дельфины – это
зубастые киты, только
намного меньше. Это
самые умные морские
животные, они
замечательные пловцы,
легко обгоняют самые
быстроходные суда.
Дельфины никогда не
оставляют сородича в
беде: раненого или
больного
поддерживают на
поверхности, чтобы он
мог дышать, помогают
плыть. Случалось,
дельфины так же
спасали людей.
Ориентируются и
общаются дельфины с
помощью звуковых
сигналов.
Человек у моря
Город-курорт Сочи
«Дендрарий» — парк в Сочи
Экологические проблемы
Черноморского побережья
Кавказа
Экологические проблемы
Черноморского побережья Кавказа
Сточные воды и мусор
Экологические проблемы
Черноморского побережья Кавказа
Люди срывают цветы, ломают
ветки деревьев, пишут на скалах
Экологические проблемы
Черноморского побережья Кавказа
Ловля жуков, бабочек и других
насекомых
Экологические проблемы
Черноморского побережья Кавказа
Уничтожение медуз и крабов
Иглица колхидская
Тис ягодный
Жужелица
кавказская
Черноморская
афалина
Самшит
колхидский
Национальный парк «Сочинский»
Образован в 1983 г. в целях сохранения уникальных
природных комплексов Черноморского побережья
Кавказа.
Национальный парк «Сочинский»
Спасибо за работу!

GISMETEO: Снегопады в субтропиках — Климат

Атмосферные осадки, выпадающие в твёрдом состоянии, являются прерогативой в основном умеренных широт. Обильные снегопады в этих широтах возникают при прохождении циклонов, зарождающихся на полярных фронтах. Именно они обладают большими запасами влаги, которая в результате обрушивается на средние широты.

Однако случается и так, что траектории движения этих влажных и очень мощных барико-циркуляционных образований изменяются. И тогда они выплёскивают всю свою нерастраченную энергию в виде снега на субтропики или даже тропики. Как раз такой снежный коллапс случился во второй половине прошлой недели, когда сильнейшие снегопады и метели накрыли страны Передней Азии.

© TRINACRIA PHOTO | Shutterstock.com

В тот момент в атмосфере сложилась такая ситуация, что холодный воздух с Норвежского моря пробрался через Германию и Балканы далеко на юг, в совсем несвойственные для него районы. Таким образом внетропическая циркуляция распространилась на Ближний Восток, включая даже Аравийский полуостров и Египет. Это при том, что и Аравийский полуостров, и Египет находятся не в субтропиках, а уже в тропическом поясе Земли!

Климатические пояса Земли по Б. П. Алисову. © Urmas | Wikipedia

И если проникновение полярного воздуха в субтропические широты не такая уж большая редкость, так как субтропики всё же являются переходной зоной между умеренным и тропическим климатом, то вторжение этих воздушных масс в тропики считается действительно весьма экзотичным событием. И хотя в тропики полярный воздух пришёл не таким холодным, как в субтропики, температура воздуха в Египте местами опустилась до +3 °С. К тому же на это африканское государство вылилась месячная норма дождей, а ледяной северный ветер, вероятно, пронизывал даже толстокожих верблюдов до костей. В результате туристы, приехавшие на курорты Красного моря за кусочком лета, оказались заложниками непогоды, правда, снег там так и не выпал. А вот тропическую пустыню в Саудовской Аравии всё-таки припорошило снежком.

Саудовская Аравия. © Stringer | Reuters

Между тем сильнейшие снегопады обрушились на Турцию, Сирию, Ливан, Израиль, Иорданию! Дело в том, что поступающий из умеренных широт холодный и влажный полярный воздух столкнулся там с сухим континентальным тропическим воздухом, который формируется над жаркими пустынями Аравийского полуострова и Сахарой. Естественно, что столкновение двух воздушных масс с такими разными свойствами привело к резкой активизации атмосферного фронта, образованию фронтальной облачности и выпадению обильных осадков в виде снега.

Турция. © Murad Sezer | Reuters

Таких снегопадов «давно не помнят здешние места, а снег не знал и падал…». Например, в Израиле последний раз такое количество снега выпадало более полувека назад! В связи с этим подобные атмосферные катаклизмы в тёплых странах полностью нарушают привычный уклад жизни. Ведь жители Ближнего Востока совсем не приспособлены к холодной и снежной зиме. У них в домах даже не предусмотрена система отопления, не говоря уже о наличии зимней резины для автотранспорта.

Израиль. © Ammar Awad | Reuters

В то же время для детворы такая снежная погода — это настоящая зимняя сказка! В период сильных снегопадов и дети, и взрослые с искренней радостью играют в снежки и лепят снеговиков. Своими снежными выходками погода вовсе не стремится причинять вред и доставлять неудобства местным жителям, она лишь пытается разнообразить климат субтропических и тропических стран.

Пляжные туры в субтропики с Гран-Туром

Пляжные туры в субтропики с Гран-Туром Также, как и тропики, субтропики расположены по обе стороны экватора. Однако, если в тропических странах лето круглый год, то в субтропических есть несколько сезонов. Также нужно помнить, что, когда в северном полушарии лето, в южном — зима. Поэтому, если вы соберетесь заглянуть на пляжи Аргентины или Австралии, то планируйте это делать примерно с декабря по февраль.

В субтропиках мы предлагаем 30 стран с пляжами, в том числе средиземноморские и черноморские курорты. 
Купальный сезон в этих странах ограничен весной и осенью. Хотя, страны, расположенные на границе с тропическим климатом, могут похвастаться летней погодой круглый год, но в зимние месяцы морская вода становится прохладнее. 

(Информация нанесена на фотографию: Urmas — собственная работа (etwiki), CC BY-SA 3.0)

Средиземноморье

• Греция
• Египет
• Израиль
• Испания
• Италия
• Кипр
• Мальта
• Монако
• Словения
• Тунис
• Турция
• Франция
• Хорватия
• Черногория

Атлантика

• Испания
• Марокко
• Португалия
• Франция

Черноморье

• Абхазия
• Болгария
• Грузия
• Россия
• Румыния

Каспий

В субтропические страны из России

Из Москвы
С весны до осени из Москвы на курорты Средиземноморья и Черного моря выполняется множество регулярных и чартерных рейсов. По некоторым направлениям рейсы выполняются круглый год. 

Из Новосибирска

• чартер в Грецию (Крит/Ираклион) 
• чартеры в Турцию (Анталия, Даламан/Мармарис) 
• регулярный рейс и чартер на Кипр (Ларнака)
  
• чартер в Тунис (Хаммамет/Энфида)
• регулярный рейс в Сеул, далее — о. Чеджу
• регулярный рейс в Токио, далее — о. Окинава

Напомним, что во время Средиземноморского лета у сибиряков есть возможность улететь и в тропические страны, так как рейсы в Таиланд, Вьетнам и Китай — круглогодичные.

Сделайте запрос на пляжный тур

устойчивое развитие горных районов — Повестка дня на XXI век — Конвенции и соглашения

Повестка дня на XXI век

Принята Конференцией ООН по окружающей среде и развитию, Рио-де-Жанейро, 3–14 июня 1992 года

Раздел II. Сохранение и рациональное использование ресурсов в целях развития

Глава 13. Рациональное использование уязвимых экосистем: устойчивое развитие горных районов

Введение

13.1. Горы являются важным источником водного, энергетического и биологического разнообразия. Кроме того, они служат источником таких ценнейших ресурсов, как полезные ископаемые, лесные и сельскохозяйственные продукты, и открывают широкие возможности в плане отдыха. Являясь одной из крупнейших экосистем, представляющих сложную и взаимозависимую экологию нашей планеты, горы имеют большое значение для выживания глобальной экосистемы. Вместе с тем горные экосистемы быстро меняются. Они восприимчивы к ускоряющейся эрозии почв, оползням, быстрому сужению среды обитания и уменьшению генетического разнообразия. В социальном плане для проживающего в горных районах населения характерна повсеместная бедность и утрата традиционных навыков. В результате в большинстве горных районов мира происходит деградация окружающей среды. Поэтому интересы надлежащего управления горными ресурсами и социально-экономического развития населения требуют принятия немедленных мер.

13.2. Почти 10 процентов населения мира находится в зависимости от горных ресурсов. Гораздо большая доля населения использует другие горные ресурсы, включая в особенности воду. Горы являются кладовыми биологического разнообразия и исчезающих видов.

13.3 В данную главу включены две программные области в целях дальнейшей разработки проблемы неустойчивых экосистем в отношении всех горных районов мира. К ним относятся:

a) накопление и совершенствование знаний об экологии и устойчивом развитии горных экосистем;

b) содействие комплексному развитию водосборных районов и поиску альтернативных источников средств к существованию.

Программные области

А. Накопление и совершенствование знаний об экологии и устойчивом развитии горных экосистем

Основа для деятельности

13.4. Горы весьма восприимчивы к нарушению экологического равновесия под влиянием деятельности человека или природных процессов. Горные районы наиболее остро реагируют на все атмосферно-климатические изменения. Большое значение имеет конкретная информация в области экологии, потенциала природных ресурсов и социально-экономической деятельности. В гористых и холмистых местностях существует богатое разнообразие экологических систем. Горные вертикали обусловливают ступенчатое изменение температуры, осадков и инсоляции. Один горный склон может иметь различные климатические системы, включая тропики, субтропики, зоны умеренного и альпийского климата, каждая из которых представляет собой микрокосм широкого многообразия естественной среды. Тем не менее о горных экосистемах известно мало. Поэтому создание глобальной базы данных о горных районах имеет жизненно важное значение для реализации программ, которые способствуют устойчивому развитию горных экосистем.

Цели

13.5. Целями в данной программной области являются:

a) проведение обследования различных типов почв, лесов, водопользования, сельскохозяйственных культур, растений и животных горных экосистем с учетом деятельности соответствующих международных и региональных организаций;

b) создание и совершенствование баз данных и информационных систем для содействия комплексному рациональному использованию и экологической оценке горных экосистем с учетом деятельности соответствующих международных и региональных организаций;

c) совершенствование и накопление экологических знаний в области земельных и водных ресурсов в отношении технологии и методов ведения сельского хозяйства и природопользования в горных районах мира при участии местных общин;

d) создание и укрепление системы связи и информационно-координационных центров для помощи организациям, занимающимся проблемами горных районов;

e) совершенствование координации региональных усилий по охране уязвимых горных экосистем посредством выявления надлежащих механизмов, включая региональные правовые и другие средства;

f) накопление информации для создания базы данных и информационных систем в целях содействия оценке экологических рисков и опасности стихийных бедствий в горных экосистемах.

Деятельность

а) Вопросы управления

13.6. Правительствам на надлежащем уровне при поддержке соответствующих международных и региональных организаций следует:

a) укреплять существующие учреждения или создавать новые на местном национальном и региональном уровнях для создания многоотраслевой экологической базы данных о горных экосистемах в плане земельных/водных ресурсов;

b) поощрять национальную политику, которая стимулировала бы местное население к использованию и передаче экологически безопасных технологий, а также методов ведения сельского хозяйства и природоохранных методов;

c) расширять базу данных и осведомленность путем создания механизмов сотрудничества и обмена информацией между национальными и региональными учреждениями, занимающимися вопросами уязвимых экосистем;

d) поощрять политику, стимулирующую фермеров и местное население к принятию природоохранных и восстановительных мер;

e) диверсифицировать экономику горных районов, в частности путем развития и/или расширения индустрии туризма в соответствии с принципом комплексного освоения горных районов;

f) осуществлять комплексное управление деятельностью в плане лесных и пастбищных угодий, а также дикой природы таким образом, чтобы способствовать сохранению специфических горных экосистем;

g) создавать надлежащие природные заповедники в районах и на территориях, богатых репрезентативными видами.

b) Данные и информация

13.7. Правительствам на надлежащем уровне при поддержке соответствующих международных и региональных организаций следует:

a) создавать и поддерживать аналитический потенциал в области метеорологического, гидрологического и физического мониторинга с учетом климатического разнообразия, а также распределения водных ресурсов в различных горных районах мира;

b) составить реестр различных видов почв, лесных ресурсов и водопользования и генетических ресурсов сельскохозяйственных культур, растений и животных, уделяя первоочередное внимание тем из них, которые находятся под угрозой исчезновения. Защита генетических ресурсов должна обеспечиваться на местах посредством создания охранных зон и совершенствования традиционных земледельческих и скотоводческих методов и создания программ по оценке потенциальной ценности ресурсов;

c) выявлять уязвимые районы, наиболее неустойчивые с точки зрения эрозии почв, паводков, оползней, землетрясений, лавин и других опасных природных явлений;

d) выявлять горные районы, над которыми нависла угроза загрязнения воздушной среды со стороны расположенных поблизости промышленных объектов и городских районов.

с) Международное и региональное сотрудничество

13.8. Национальным правительствам и межправительственным организациям следует:

a) координировать региональное и международное сотрудничество и содействовать обмену информацией и опытом между специализированными учреждениями, Всемирным банком, МФСР и другими международными и региональными организациями, национальными правительствами, научно-исследовательскими институтами и неправительственными организациями, занимающимися проблемами развития горных районов;

b) поощрять региональную, национальную и международную координацию общественных инициатив и деятельность международных, региональных и местных неправительственных организаций, занимающихся проблемами развития горных районов, таких, как Университет Организации Объединенных Наций (УООН), Институт горных лесов (ИГЛ), Международный центр по комплексному освоению горных районов (МЦКОГ), Международное горное общество (МГО), Африканская горная ассоциация и Андская горная ассоциация, а также оказывать поддержку этим организациям в деле обмена информацией и опытом;

c) охрана уязвимых горных экосистем посредством выявления надлежащих механизмов, включая региональные правовые и другие средства.

Средства осуществления

а) Финансирование и оценка затрат

13.9. По оценкам секретариата Конференции, средняя общая сумма ежегодных расходов (1993–2000 годы) на осуществление мероприятий в рамках этой программы составит около 50 млн. долл. США, предоставляемых международным сообществом в виде субсидий или на льготных условиях. Эта смета расходов носит лишь ориентировочный и приближенный характер и еще не рассматривалась правительствами. Фактические расходы и условия финансирования, в том числе любые нельготные условия, будут зависеть, помимо прочего, от конкретных стратегий и программ, решение об осуществлении которых будет принято правительствами.

b) Научно-технические средства

13.10. Правительствам на надлежащем уровне при поддержке соответствующих международных и региональных учреждений следует укреплять программы научных исследований и технических разработок, включая их распространение через посредство национальных и региональных учреждений, особенно в области метеорологии, гидрологии, лесного хозяйства, почвоведения и ботаники.

с) Развитие людских ресурсов

13.11. Правительствам на надлежащем уровне при поддержке соответствующих международных и региональных организаций следует:

a) организовать проведение учебно-пропагандистских программ в области экологически безопасных технологий и методов, отвечающих интересам сохранения горных экосистем;

b) поддерживать систему высшего образования посредством выделения стипендий и дотаций на проведение научных экологических исследований в горных и холмистых районах, в частности, для представителей коренного населения горных районов.

c) организовать обучение фермеров, в частности женщин, вопросам охраны окружающей среды, с тем чтобы дать возможность сельскому населению лучше разобраться в экологических вопросах, связанных с устойчивым развитием горных экосистем.

d) Создание потенциала

13.12. Правительствам на надлежащем уровне при поддержке соответствующих международных и региональных организаций следует укреплять национальную и региональную организационную основу, на базе которой можно было бы проводить научные исследования, осуществлять подготовку кадров и обеспечивать распространение информации об устойчивом развитии экономики уязвимых экосистем.

В. Содействие комплексному развитию водосборных районов и поиску альтернативных источников средств к существованию

Основа для деятельности

13.13. Экология горных районов и деградация водосборных районов в той или иной степени затрагивают жизнь почти половины всего населения земного шара. Приблизительно 10 процентов всего населения Земли проживает в высокогорных районах, а 40 процентов — населяет районы среднего и нижнего водосбора. В этих районах водосбора существуют серьезные проблемы деградации окружающей среды.Например, значительная доля сельского населения, населяющего горные районы в андских странах Южной Америки, в настоящее время сталкивается с проблемой быстрого истощения земельных ресурсов. Аналогичным образом горные и нагорные районы Гималаев, Юго-Восточной Азии и Восточной и Центральной Африки, вносящие жизненно важный вклад в сельскохозяйственное производство, находятся под угрозой в результате возделывания маргинальных земель быстро растущим населением. Во многих областях это сопровождается чрезмерным выпасом, обезлесением и потерей биомассы почвенного покрова.

13.14. Эрозия почв может иметь катастрофические последствия для значительной доли сельского населения, которое занимается неорошаемым земледелием в горных и холмистых районах. Бедность, безработица, болезни и антисанитария стали повсеместным явлением. Средством предотвращения дальнейшего нарушения экологического равновесия является разработка комплексных программ развития водосборных районов посредством эффективного участия местного населения. Для сохранения, повышения качества и использования природных земельных, водных, растительных, животных и людских ресурсов необходим комплексный подход. Кроме того, развитие альтернативных источников средств к существованию, особенно посредством разработки программ занятости, которые улучшили бы производственную базу, сыграет значительную роль в деле повышения уровня жизни широких слоев сельского населения, проживающего в горных районах.

Цели

13.15. Целями в этой программной области являются:

a) разработка к 2000 году надлежащих систем планирования и рационального использования земельных ресурсов как для пахотных, так и для непахотных земель в горных водосборных районах для предотвращения эрозии почв, увеличения производства биомассы и сохранения экологического равновесия;

b) поощрение доходоприносящих видов деятельности, таких, как устойчивая индустрия туризма, рыбное хозяйство и экологически безопасная добыча полезных ископаемых, и совершенствование инфраструктуры и системы социальных услуг, в частности, для сохранения источников средств к существованию местных общин и коренных народов;

c) создание технических и организационных механизмов для соответствующих стран с целью смягчения последствий стихийных бедствий посредством принятия предупредительных мер, определения зональности риска, создания систем раннего оповещения, разработки планов эвакуации и создание запасов на случай чрезвычайных обстоятельств.

Деятельность

а) Вопросы управления

13.16. Правительствам на надлежащем уровне при поддержке соответствующих международных и региональных организаций следует:

a) принимать меры по предотвращению эрозии почв и содействовать проведению противоэрозийных мероприятий во всех секторах;

b) создавать целевые группы или комитеты развития водосборных районов в дополнение к уже существующим учреждениям для координации комплексной сети услуг по поддержке местных инициатив в области скотоводства, лесного хозяйства, садоводства и развития сельских районов на всех административных уровнях;

c) поощрять участие общественности в области управления местными ресурсами путем разработки соответствующих законодательств;

d) содействовать неправительственным организациям и другим частным группам, оказывающим помощь местным организациям и общинам в подготовке проектов, которые содействовали бы расширению участия местного населения в процессе развития;

e) обеспечивать механизмы для сохранения находящихся под угрозой районов, которые могли бы содействовать охране живой природы, сохранению биологического разнообразия или выполнять функции национальных парков;

f) развивать национальную политику, которая побуждала бы фермеров и местное население принимать меры по рациональному природопользованию и применять экологически безопасные виды технологии;

g) стимулировать развитие приносящих доход видов деятельности в рамках надомного производства и агроперерабатывающих отраслей, например посредством выращивания и переработки лекарственных или ароматических растений;

h) осуществлять вышеуказанные мероприятия с учетом необходимости обеспечения всестороннего участия женщин, включая коренные народы и местные общины, в процессе развития.

b) Данные и информация

13.17. Правительствам на надлежащем уровне при поддержке соответствующих международных и региональных организаций следует:

a) создавать и поддерживать потенциал в области систематического наблюдения и оценки на уровне страны, штата или провинции для накопления информации по текущей деятельности и оценки экологических и социально-экономических последствий реализации проектов;

b) накапливать данные об альтернативных источниках средств к существованию и системах диверсификации производства на уровне сельских поселений в отношении однолетних и плодовых культур, скотоводства, птицеводства, пчеловодства, рыболовства, сельской промышленности, рынков, транспорта и возможностей получения доходов, в полной мере учитывая роль женщин и вовлекая их в процесс планирования и осуществления деятельности.

с) Международное и региональное сотрудничество

13.18. Правительствам на надлежащем уровне при поддержке международных учреждений и региональных организаций следует:

a) укреплять роль соответствующих международных научно-исследовательских и учебных институтов, представленных в Консультативной группе по международным исследованиям в области сельского хозяйства (КГМИСХ) и в Международном совете по изучению и рациональному использованию почв (МСИИП), а также региональных исследовательских центров, таких, как Институт горных лесов и Международный центр по комплексному освоению горных районов, в проведении прикладных исследований, связанных с освоением водосборных районов;

b) развивать региональное сотрудничество и обмен данными и информацией между странами, расположенными в одних и тех же горных районах или бассейнах рек, особенно между теми из них, которые страдают от стихийных бедствий и горных паводков;

c) устанавливать и поддерживать партнерские отношения с неправительственными организациями и другими частными группами, занимающимися проблемами освоения водосборных районов.

Средства осуществления

а) Финансирование и оценка расходов

13.19. По оценкам секретариата Конференции, средняя общая сумма ежегодных расходов (1993–2000 годы) на осуществление мероприятий в рамках этой программы составит около 13 млрд. долл. США, в том числе порядка 1,9 млрд. долл. США, предоставляемых международным сообществом в виде субсидий или на льготных условиях. Эта смета расходов носит лишь ориентировочный и приближенный характер и еще не рассматривалась правительствами. Фактические расходы и условия финансирования, в том числе любые нельготные условия, будут зависеть, помимо прочего, от конкретных стратегий и программ, решение об осуществлении которых будет принято правительствами.

13.20. Финансирование в целях развития альтернативных источников средств к существованию в горных экосистемах следует рассматривать в качестве составной части национальных программ по борьбе с бедностью или поиску альтернативных средств к существованию, которые также анализируются в главе 3 (Борьба с бедностью) и 14 (Стимулирование устойчивого развития сельского хозяйства и сельских районов) Повестки дня на ХХI век.

b) Научно-технические средства

13.21. Правительствам на надлежащем уровне при поддержке соответствующих международных и региональных организаций следует:

a) рассмотреть вопрос об осуществлении экспериментальных проектов, сочетающих функции охраны окружающей среды и развития с особым упором на некоторые традиционные виды деятельности/системы рационального использования окружающей среды, которые оказывают благоприятное воздействие на окружающую среду;

b) создавать технологии для конкретных водосборных и сельских условий посредством привлечения местного населения, ученых и пропагандистов, которые будут проводить экспериментальное изучение условий ведения сельского хозяйства;

c) развивать технологии сохранения растительного покрова с целью предотвращения эрозии почв, регулирования влажности на местах, улучшения технологии выращивания сельскохозяйственных культур, кормопроизводства и агролесомелиорации, которые были бы недорогостоящими и простыми для применения местным населением.

с) Развитие людских ресурсов

13.22. Правительствам на надлежащем уровне при поддержке соответствующих международных и региональных организаций следует:

a) развивать многодисциплинарный и межсекторальный подход в области подготовки кадров и распространения знаний в среде местного населения по широкому кругу вопросов, таких, как системы надомного производства, сохранение и использование пахотных и непахотных земель, дренажные системы и подпитывание подземных вод, рационализация скотоводства, рыболовство, агролесомелиорация и садоводство;

b) развивать людские ресурсы посредством обеспечения доступа к образованию, здравоохранению, энергетике и инфраструктуре;

c) стимулировать осведомленность и готовность местного населения к предотвращению и смягчению последствий стихийных бедствий в сочетании с использованием самой современной технологии по раннему оповещению и прогнозированию.

d) Создание потенциала

13.23. Правительствам на надлежащем уровне при поддержке соответствующих международных и региональных организаций следует развивать и укреплять национальные центры рационального использования водосборов с целью поощрения комплексного подхода к рассмотрению экологических, социально-экономических, технологических, законодательных, финансовых и административных аспектов и обеспечения поддержки директивным и административным органам, персоналу на местах и фермерам в деле освоения водосборных районов.

13.24. Частному сектору и местным общинам в сотрудничестве с национальными правительствами следует стимулировать развитие местной инфраструктуры, включая организацию сетей связи, создание мини- или микрогидроэнергетических систем для обеспечения надомного производства и расширять доступ к рынкам.

 

Пальмы

Семейство пальмовых. 

Происхождение: тропики и субтропики.

Краткое описание:
Прекрасные представители этого семейства – лучшие представители декоративно-лиственных растений для выращивания в комнатых условиях, хотя лучшее место для пальмы – это в зимнем саду. На родине пальмы вырастают до огромных размеров, например, листья могут достигать 15-17 м в длину и 2 м в ширину. Тем не менее, многие из пальм оказались довольно неприхотливыми, а достаточно медленный рост позволяет выращивать их в домашних условиях. 
По форме листьев пальмы различают как перистолистные (кокос, финик, ховея, хамедорея и др.) и вееролистные (хамеропс, трахикарпус, пальма ливистона и др.). 
Большинству пальм выращиваемых в комнатных условиях требуется довольно просторное помещение. Лучшим местом будет гостиная или холл. Даже если ваша пальма не будет большой, все равно это одиночное растение и ему ничто не должно мешать. 

Уход и содержание:
Помещение, где будет расти пальма, должно быть светлым, с хорошим солнечным освещением. Лучше всего яркий рассеянный свет, так как не все пальмы хорошо переносят прямой солнечный свет, большинству из них требуется притенение, в качестве которого достаточно тюлевой занавески на окне. Однако помещать в темный угол комнаты их тоже никак нельзя. 
Пальмы тропического происхождения требуют содержания зимой умеренно теплых или теплых помещений. Пальмы, родина которых субтропики лучше содержать зимой в прохладных помещениях. Все пальмы плохо переносят сквозняки, особенно нужно опасаться холодного воздуха при проветривании комнаты зимой через форточку. Корни пальм очень чувствительны к холоду, поэтому горшки с пальмами не ставят на холодный подоконник или мраморные плиты пола. 
Пальмы теплых помещений – арека, кокос, кариота, хамедорея, акантофеникс, феникс Робелини – требуют высокой температуры помещения и влажности воздуха.
Пальмы умеренных помещений – ховеи (Бельмора, Форстера), кокос Боннети, геонома, клиностигма, рапалостилис, рапис, сабаль и др.
Пальмы прохладных помещений – хамеропс, брахея, вашингтония, трахикарпус и др. 
Все пальмы, даже те, которые происходят родом из сухих местностей, влаголюбивы, поэтому полив летом обильный, почти каждый день, а зимой умеренный. В любом случае земля должна быть все время влажной, но не сырой. Полив напрямую зависит от температуры воздуха, например, при содержании пальмы в очень прохладном помещении зимой – около 5–7 ° С, растение поливают помалу и очень редко или полив заменяют опрыскиванием. 
Пальмы нуждаются в регулярном опрыскивании, особенно летом и зимой в отапливаемом помещении. Из-за сухости воздуха пальмы сильно страдают и теряют свою декоративную привлекательность. Вода для опрыскивания должна быть теплой, при этом опрыскивают растение с обеих сторон листьев. 
Пересадка пальм: Почва – 2 части легкой глинисто-дерновой, 2 части перегнойно-листовой, 1 часть торфяной, 1 часть перепревшего навоза, 1 часть песка и немного древесного угля. Это очень питательная почва. На более бедных почвенных смесях пальмы не будут расти хорошо. Пересадку пальм проводят весной. Молодые пальмы до 3 лет – ежегодно, старше 3 лет – через 3-5 лет. Вообще пальмы не очень любят пересадку, но если она проведена правильно, то переносят ее хорошо. Одно из условий правильной пересадки – подбор соответствующей посуды. Для этого нужно осмотреть корневую систему растения – если корни разрослись в ширину, ближе к стенкам горшка, то берут новый горшок, большего диаметра; если корни росли преимущественно вниз, т.е. в глубину горшка, то новый горшок должен быть больше прежнего, но не в диаметре, а в высоту. 
Если при пересадке обнаружены больные или поврежденные корни, их нужно удалить, не повреждая здоровые ткани. 
Перед посадкой в горшок обязательно кладется хороший дренаж и поверх него накладывается перепревший навоз (конский или коровий) слоем на 3-8 см, в зависимости от возраста растения и размера посуды. Затем растение помещают в горшок и засыпают землю, при этом почву немного уплотняют. После пересадки пальмы, даже солнцелюбивые не ставят на прямой солнечный свет. Полив первые две недели после пересадки умеренный. 
Если у пальмы корни сильно выступают из горшка, то лучше всего их обложить влажным мхом. Так как взрослые пальмы пересаживают через несколько лет, а питательные вещества они расходуют быстро, несмотря на регулярные подкормки весной и летом, то рекомендуется ежегодно (если позволяет корневая система) снимать верхний слой земли (наиболее истощенный) и заменить его свежей питательной почвой (можно с перепревшим навозом — он в отличии от свежего навоза не пахнет). 
Применяют подкормку в тех случаях, когда растение здоровое и находится в периоде роста, а не покоя. Если пальма находится с весны на свежем воздухе, то с мая по август проводят удобрительные поливки еженедельно, если пальма находится в помещении, то удобряют через 2 недели. Подкормку проводят только после того, как земляной ком будет полит и пропитан водой. Чтобы предотвратить нападение трипса, тлей и других вредителей, необходимо периодически протирать листья пальм влажной губкой, а небольшие растения можно погружать листьями в теплую воду с раствором персидской ромашки или зеленого мыла. Через некоторое время растение необходимо обмыть чистой теплой водой. Пальмы регулярно опрыскивают, летом выносят под дождь, или дома под душ, если позволяют размеры растения.

Географически расходящиеся эволюционные и экологические наследие формируют биоразнообразие млекопитающих в глобальных тропиках и субтропиках

Значимость

Исследования в области экологии и биогеографии часто предполагают, что экологические сообщества формируются в первую очередь под воздействием последних факторов, таких как текущий климат и деятельность человека. Здесь мы анализируем всеобъемлющий набор данных о 515 крупных сообществах млекопитающих в тропиках и субтропиках Земли и показываем, что современные модели разнообразия определяются как прошлыми, так и настоящими факторами.Хотя нынешний климат важен, палеоклиматические влияния сильны. Точно так же, хотя человеческое воздействие постиндустриальной революции повлияло на структуру разнообразия млекопитающих, очевидны также отпечатки доисторических вымираний, вызванных деятельностью человека за последние ∼100000 лет. Влияние прошлого и настоящего климата и антропогенных воздействий заметно различается по всему миру, что подчеркивает важность уникальной региональной эволюционной и экологической истории в формировании глобальных структур биоразнообразия.

Abstract

Исследования факторов, управляющих глобальными моделями биоразнообразия, являются ключом к прогнозированию реакции сообщества на текущие и будущие абиотические и биотические изменения.Хотя большинство исследований сосредоточено на современном климате, все больше данных указывает на то, что современные экологические сообщества могут быть в значительной степени сформированы палеоклиматическими изменениями и прошлыми антропогенными факторами. Однако универсальность этой закономерности неизвестна, поскольку отсутствует глобальный анализ. Здесь мы количественно оцениваем структуру филогенетических и функциональных признаков 515 тропических и субтропических сообществ крупных млекопитающих и прогнозируем их структуру с учетом прошлых и настоящих климатических и антропогенных факторов.Мы обнаружили, что последствия четвертичных палеоклиматических изменений наиболее сильны в афротропиках, при этом сообщества в Индомалайской области демонстрируют смешанные эффекты современного климата и палеоклимата. Малагасийские сообщества плохо предсказываются каким-либо одним фактором, вероятно, из-за нетипичной истории острова по сравнению с континентальными регионами. Неотропические сообщества в основном определяются современным климатом и доисторическими и историческими антропогенными воздействиями. В целом, наши результаты показывают, что факторы, определяющие биоразнообразие тропических и субтропических млекопитающих, являются сложными, при этом важность прошлых и настоящих факторов варьируется в зависимости от различных историй биогеографических областей мира и их естественной биоты.Рассмотрение эволюционного и экологического наследия как недавнего, так и древнего прошлого является ключом к пониманию сил, формирующих глобальные модели современного биоразнообразия и его реакции на текущие и будущие абиотические и биотические изменения в 21 веке.

Основная цель экологии и биогеографии сообществ — понять относительную важность различных факторов, управляющих моделями биоразнообразия (1, 2). Исследования по этой теме имеют как теоретическое, так и прикладное значение.Например, понимание того, как абиотические и биотические факторы (например, климат или конкуренция) формируют разнообразие, проливает свет на процессы сборки и разрушения сообществ (3), а также на временную динамику и пластичность географических ареалов видов и их экологическую ниши (4). Такие исследования, в свою очередь, напрямую способствуют усилиям по смягчению воздействия текущих и будущих антропогенных абиотических и биотических изменений на глобальное биоразнообразие (5) перед лицом потенциального шестого массового вымирания (6, 7).

На сегодняшний день многие исследования, изучающие движущие силы структур биоразнообразия, сосредоточены на современных климатических факторах, поскольку хорошо известно, что климат коррелирует с глобальными аспектами распределения видов (8) и разнообразием сообществ (9), а также потому, что антропогенный климат изменение остается настоящей угрозой (10, 11). Несмотря на такое внимание к современному климату, растущее количество данных из географически и таксономически разнообразных исследований, в том числе тропических пальм (12), европейских экзотермических позвоночных (13) и африканских млекопитающих (14), предполагает, что палеоклиматическое наследие может быть столь же важным, как и современное климат в структурировании моделей разнообразия сообществ сегодня (15).Многие из этих исследований показали, что четвертичные ледниково-межледниковые изменения климата и связанные с ними эффекты (например, степень оледенения) были основными факторами современного распределения видов (16), филогенетической и функциональной структуры сообщества (14) и эндемизма видов (17). ), подчеркивая острую необходимость рассмотрения палеоклиматических воздействий на современное биоразнообразие.

Аналогичным образом, исследования взаимосвязи между биоразнообразием и текущей деятельностью человека, такой как интенсификация землепользования (18), имеют решающее значение для прогнозирования реакции сообщества на рост населения и сопутствующую трансформацию экосистем в 21 веке, но потенциально упускают из виду важность прошлого. антропогенные воздействия.Антропогенная трансформация мировых экосистем после промышленной революции была обширной (19) и, как хорошо известно, изменила структуру биоразнообразия за последние несколько сотен лет (20). Действительно, обширные антропогенные воздействия уходят корнями в доисторические времена, поскольку диаспора людей ( Homo sapiens ) за последние ∼100000 лет связана с истреблением и вымиранием крупнотелых позвоночных во всем мире (21), с наследием, которое продолжает формировать образцы разнообразие сообщества сегодня (22⇓ – 24).

Таким образом, складывается картина, в которой современные модели глобального биоразнообразия в значительной степени определяются как прошлыми, так и нынешними климатическими и антропогенными воздействиями, хотя мы мало знаем, как влияние этих факторов меняется во всем мире. Расшифровка их относительного влияния может пролить свет на ряд важных вопросов. Например, если палеоклимат сегодня оказывает более сильное влияние, чем современный климат, на географическое распределение видов, это может указывать на значительные временные задержки в реакции видов на изменение климата и указывать на то, что динамика неравновесия сообществ является обычным явлением (25).Тем не менее, аналитические различия и ограничения пространственного и таксономического охвата существующих исследований эффективно ограничивают нашу способность оценивать глобальную общность прошлых и настоящих климатических и антропогенных воздействий в пределах одной клады, что может быть использовано для решения этого вопроса.

Здесь мы анализируем относительную важность современного климата, четвертичных палеоклиматических изменений, недавних изменений в землепользовании человека (с 1700 года нашей эры по настоящее время) и доисторических вымираний, вызванных деятельностью человека, для разнообразия млекопитающих в тропиках и субтропиках мира.Используя составленный контрольным списком набор данных из 515 сообществ крупных млекопитающих (виды весом> 500 г), мы количественно оцениваем закономерности структуры филогенетических и функциональных признаков сообществ в четырех биогеографических областях (рис.1 A и B ) и прогнозируем их структуру на основе прошлые и настоящие климатические и антропогенные переменные. Мы уделяем троякое внимание крупным тропическим и субтропическим млекопитающим. Во-первых, крупные млекопитающие — одна из наиболее интенсивно изучаемых групп организмов, и имеется большое количество доступных данных об их географическом распространении, функциональных особенностях и филогении (26).Во-вторых, тропики и субтропики являются глобальными очагами биоразнообразия (27), а модели разнообразия млекопитающих коррелируют с таковыми у других групп позвоночных (28), что означает, что наше исследование затрагивает вопросы глобального биоразнообразия в более широком смысле. Наконец, крупнотелые млекопитающие относятся к группе позвоночных, находящихся под наибольшей угрозой (29), в основном из-за деятельности человека, включая изменение климата (30, 31). Таким образом, наше исследование предоставляет прямые знания об относительном влиянии антропогенных и климатических факторов на разнообразие млекопитающих сегодня и его будущее в 21 веке.

Рис. 1.

( A ) Наземные биогеографические области в тропиках и субтропиках, использованные в данном исследовании. ( B ) Карта 515 сообществ млекопитающих, проанализированных в этом исследовании, окрашенная в соответствии с общим видовым богатством сообщества. ( C ) Филогения 852 видов млекопитающих с основными кладами, обозначенными силуэтами репрезентативных таксонов.

Результаты

Мы количественно оценили структуру филогенетических и функциональных признаков сообществ для 515 сообществ крупных млекопитающих в Афротропической, Индомалайской, Малагасийской и Неотропической биогеографических областях.Филогенетическая структура была измерена с использованием индекса сетевого родства (NRI) и индекса ближайшего таксона (NTI), которые измеряют эволюционную широту и глубину видов, присутствующих в сообществе, соответственно (32). Функциональную структуру признаков измеряли с использованием общего диапазона признаков (Range) и SD расстояний между признаками между видами в сообществе, деленных на общий диапазон признаков (SDNDr). Диапазон измеряет общее разнообразие признаков сообщества, тогда как SDNDr измеряет, насколько равномерно расположены виды с точки зрения их признаков (33).Масса тела и две диетические оси (диета 1 и диета 2) использовались в качестве функциональных признаков. Мы спрогнозировали филогенетическую и функциональную структуру сообщества по современной средней годовой температуре и годовому количеству осадков, температуре и изменению осадков от последнего ледникового максимума (LGM; ∼22000 лет назад) и теплого периода среднего голоцена (∼6000 лет назад), недавних антропогенных воздействий. (изменение землепользования с 1700 г. н.э. по настоящее время) и доисторические антропогенные воздействия (долг позднего четвертичного периода вымирания) с использованием одновременных авторегрессионных моделей (материалы и методы , ).

Мы обнаружили, что относительное влияние прошлых и нынешних климатических и антропогенных факторов на структуру сообществ сильно различается в разных регионах (рис. 2). Мы резюмируем основные результаты ниже и приводим полные результаты в приложении SI , таблицах S6 – S9 и на рис. S5 – S9. В Афротропиках мы обнаружили, что современные температура и осадки были наиболее важными переменными и оказали значительное влияние на все аспекты структуры сообщества. NRI был отрицательно связан с современными осадками, в то время как NTI снижался с температурой.С другой стороны, диапазон массы тела был положительно связан как с современной температурой, так и с осадками, тогда как масса тела SDNDr была положительно связана с осадками. Воздействие современного климата на структуру питания было смешанным, причем Diet1 Range был отрицательно связан, а Diet1 SDNDr положительно связан с осадками. Диапазон Diet2 был положительно связан с температурой, но SDNDr Diet2 снизился с осадками. Воздействие палеоклимата на афротропические сообщества было в основном сосредоточено на структуре питания, при этом изменение температуры LGM отрицательно связано с диапазоном диеты 1 и голоценом, а изменение осадков LGM отрицательно связано с диапазоном диеты 2.Diet1 SDNDr был положительно связан с изменением количества осадков со середины голоцена. Воздействие человека было слабым по сравнению с другими континентальными регионами и не оказало существенного влияния на какой-либо показатель структуры сообщества.

Рис. 2.

Графики коэффициентов, показывающие влияние климата в прошлом и настоящем, а также антропогенного воздействия на структуру сообщества млекопитающих. Важные предикторы показаны цветом; несущественные предикторы — серым цветом.

В Индомалайском царстве современная температура была в подавляющем большинстве наиболее важной переменной, положительно связанной с диапазоном массы тела и SDNDr и диапазоном Diet1, но отрицательно связанной с NTI и Diet2 SDNDr.В отличие от афротропов, современные осадки были относительно не важны и не давали существенного предсказания какой-либо метрики. Среди переменных палеоклимата изменение количества осадков с середины голоцена положительно повлияло на диапазон массы тела, но отрицательно повлияло на NTI, и изменение температуры, поскольку LGM было положительно связано с NRI. Диапазон масс тела уменьшился с масштабом исторических антропогенных воздействий, в то время как NRI увеличился с доисторическими антропогенными воздействиями.

Малагасийские общины были плохо предсказаны по каким-либо измеренным факторам.Единственной метрикой сообщества со значимым предиктором была Diet1 SDNDr, которая была положительно связана с современной температурой. И наоборот, неотропические сообщества имели несколько важных предикторов климатических и антропогенных воздействий. Как и в Индомалайском царстве, современная температура перевешивает по важности осадки, отрицательно относясь к NTI и Diet1 и Diet2 SDNDr, но положительно к диапазону Diet2. Diet1 Диапазон уменьшился с современными осадками. Влияние палеоклимата в Неотропах было в целом слабым.Изменение количества осадков с середины голоцена отрицательно повлияло на диапазон Diet1, тогда как диапазон Diet2 был положительно связан с изменением температуры голоцена и отрицательно связан с изменением осадков LGM. Наконец, антропогенные воздействия были сильнее в Неотропах, чем в других местах, и в целом имели негативные последствия. NRI и масса тела SDNDr снизились с величиной доисторических воздействий человека, тогда как Diet2 Range снизился с недавней деятельностью человека. NRI был положительно связан с историческими антропогенными воздействиями.

Обсуждение

Хотя тропики и субтропики являются колыбелью подавляющего большинства оставшихся в мире крупных млекопитающих (27), нам нужно многое узнать о факторах, управляющих глобальными моделями биоразнообразия млекопитающих. Здесь мы показываем, что аналогичные климатические и антропогенные факторы оказывают регионально специфическое воздействие на структуру сообществ млекопитающих в биогеографических областях. Мы предполагаем, что уникальная эволюционная и экологическая история каждого царства играет ключевую роль в объяснении глобальных закономерностей биоразнообразия млекопитающих.Сосредоточившись на структуре филогенетических и функциональных признаков, мы охарактеризовали сообщества по ширине и глубине «древа жизни», которые они отбирают, а также по диапазону и структуре ключевых экологических характеристик — массы тела и диеты — внутри них. Таким образом, наши измерения структуры сообществ проливают свет на многочисленные аспекты биоразнообразия млекопитающих и позволяют исследовать прошлые и современные факторы, а именно климат и антропогенные воздействия, формирующие их.

Предыдущие исследования, направленные на объяснение глобальных закономерностей биоразнообразия, были сосредоточены на климате (34), неоднородности среды обитания (35) или ряде других современных факторов, таких как доступность энергии и воды (36, 37) или взаимодействия между трофическими уровни (38).Наши результаты имеют прямое отношение к таким исследованиям по двум ключевым направлениям. Во-первых, мы обнаружили, что одних современных движущих сил недостаточно для объяснения моделей разнообразия, поскольку наследие четвертичных палеоклиматических изменений можно обнаружить в современных сообществах по всему миру. Во-вторых, мы обнаружили, что относительная важность и направленность прошлых и настоящих климатических и антропогенных воздействий заметно различаются в разных сферах, а это означает, что вряд ли будет «всеобъемлющее» объяснение глобальных закономерностей биоразнообразия млекопитающих.

Прошлый климат определяет сегодняшние модели биоразнообразия.

Четвертичные изменения климата за последние несколько миллионов лет (млн. Лет) представляют собой интервал новейшей истории Земли, характеризующийся заметными колебаниями между холодными и засушливыми ледниковыми и теплыми и влажными межледниковыми фазами после начала оледенения в Северном полушарии сразу после ∼3 млн. Лет (39 ). Мы показываем, что четвертичные климатические изменения в трех из четырех областей нашего исследования (Афротропики, Индомалайцы и Неотропы) влияют на все аспекты филогенетической и функциональной структуры сообщества (рис.2). Важно отметить, что наше исследование показывает, что палеоклиматические эффекты сильны на сообществах тропических эндотерм с крупными телами и что это общемировая закономерность, открытие, которое потенциально удивительно по двум основным причинам. Во-первых, предыдущие исследования последствий четвертичного изменения климата в основном были сосредоточены на экзотермических позвоночных (13), беспозвоночных (40) или флоре (12, 16), все из которых, по физиологическим причинам, находятся под сильным влиянием как прямо, так и косвенно климат (41, 42).Аналогичным образом, хотя микромлекопитающие (<500 г) характеризуются той же степенью эндотермии, что и их крупнотелые собратья, их небольшой размер и соответствующие ограничения терморегуляции делают их восприимчивыми к воздействию изменения климата, особенно к температурным минимумам (43), характеризующим доминирующие ледниковые фазы четвертичного периода. Напротив, эндотермические крупнотелые млекопитающие относительно свободны от таких ограничений (44, 45) и, как правило, наиболее ограничены экстремальными температурными максимумами - необычной чертой четвертичных изменений палеоклимата - хотя у них более широкие термонейтральные зоны, чем у более мелких видов в целом. (43).Действительно, многие сравнительные исследования обнаружили слабые доказательства филогенетического консерватизма климатических ниш у крупных млекопитающих (46–48), что означает, что у близкородственных видов есть климатические требования к пластичности и / или широкие климатические допуски, несмотря на то, что они имеют очень консервативные сходства по размеру тела и физиологии. (48, 49). По этим причинам можно было ожидать, что четвертичные палеоклиматические изменения оказали лишь ограниченное влияние на структуру крупных сообществ млекопитающих, хотя мы обнаружили, что это не так.

Вторая причина, по которой наши результаты потенциально удивительны, заключается в том, что, поскольку величина и скорость как прошлого, так и настоящего изменения климата увеличиваются в зависимости от широты (50, 51), можно ожидать, что тропические биоты низких широт будут демонстрировать относительно приглушенные ответы на четвертичные палеоклиматические колебания. Этот прогноз согласуется с ожиданиями, выведенными из правила Рапопорта и связанной с ним гипотезы климатической изменчивости (52), которые предполагают, что низкое видовое богатство и большие размеры ареала в высоких широтах отражают долгосрочное взаимодействие биоты умеренного пояса с изменяющимся климатом, тогда как сравнительно специфические и мелкодисперсные тропические таксоны отражают долгосрочную климатическую стабильность (53).Действительно, многие предыдущие исследования, документирующие четвертичные палеоклиматические воздействия, были сделаны путем анализа сообществ в регионах с умеренным климатом в Северном полушарии (15). Например, Araújo et al. (13) определили стабильность климата от LGM до наших дней как лучший предсказатель структуры видового богатства западноевропейских рептилий и амфибий. Аналогичным образом, паттерны функционального разнообразия в растительных сообществах Северной Америки (54) и Северной Евразии (55) кодируются изменением климата LGM и доступностью расселения в незамерзающих рефугиумах.Поскольку тропики никогда не подвергались континентальному оледенению (56), доступ к незамерзающим рефугиумам в периоды даже самых экстремальных четвертичных ледниковых фаз мало повлияет на тропическое биоразнообразие.

Таким образом, в отличие от ожиданий, вытекающих из климатических требований и толерантности к крупным млекопитающим и географически опосредованных последствий изменения климата, мы обнаружили, что паттерны филогенетического и функционального разнообразия в большинстве сообществ крупных тропических млекопитающих в значительной степени определяются наследием четвертичного палеоклимата. .Этот результат подкрепляет недавние доказательства того, что палеоклиматическое наследие может преобладать над современным климатом при структурировании современной биоты (15), что по причинам физиологии и географии является неожиданной группой.

Уникальные истории лежат в основе моделей биоразнообразия царств.

Поиск обобщаемых объяснений глобальных структур биоразнообразия долгое время находился в центре экологических и биогеографических исследований (1, 2, 57). Напротив, наше исследование предполагает, что факторы, управляющие большим разнообразием млекопитающих в глобальных тропиках и субтропиках, являются специфическими для конкретных регионов, и что вряд ли существует универсальное объяснение паттернов филогенетической и функциональной структуры сообщества признаков (рис.2). В частности, наши выводы противоречат признанию сходства сообществ фаун млекопитающих в мире. Например, Mazel et al. (58) документально подтвердили поразительную конвергенцию в структуре функциональных признаков сообщества по всему миру. Используя массу тела, диету, цикл активности и страты кормодобывания в качестве функциональных черт, они показали, что австралазийская фауна млекопитающих имеет структурное сходство с фаунами почти всех других континентальных областей, особенно Афротропиков, Палеарктики и Неарктики.Они предположили, что этот паттерн возникает в результате отбора по сходным функциональным признакам в родственной среде, а также сходства в доминирующих процессах сборки, формирующих состав сообщества (58). В отличие от выводов Mazel et al. и другие (например, ссылка 59), мы показываем, что, хотя сообщества могут сходиться в общей структуре, факторы, ответственные за эту структуру, заметно различаются в разных сферах (рис. 2). Мы предполагаем, что такие различия проистекают из различных историй эволюционного, экологического и антропогенного воздействия тропических регионов мира.

В афротропиках сообщества млекопитающих встречаются в самых разных биомах, от настоящих пустынь (например, Намиб) до полупустынь, саванн, лесных массивов и густых экваториальных лесов (60). Поскольку прямое воздействие климата на крупных млекопитающих является слабым, четвертичное палеоклиматическое воздействие на афротропические сообщества, вероятно, опосредовано опосредованно через хорошо задокументированные сдвиги биома (например, ссылки 61 и 62). Rowan et al. (14) показали, что сила современных климатических и палеоклиматических воздействий на сообщества африканских млекопитающих варьируется в зависимости от диеты и трофического уровня.На сообщества специализированных плодоядных и стенотопных приматов в основном влияет современный климат, что позволяет предположить, что они внимательно отслеживали сдвиги в распределении лесов в ледниково-межледниковые циклы (63). С другой стороны, сообщества крупных и обитающих в саванне копытных животных демонстрируют сильное палеоклиматическое влияние, тогда как структура сообщества хищников не связана с климатом в целом. Эти результаты предполагают, что больший размер тела, гибкость питания и / или более высокие трофические уровни придают определенную степень экологической устойчивости к последствиям изменения климата (см. Также ссылки.64 и 65). Такая диетическая и трофическая стратификация климатического влияния может объяснить наш вывод о смешанном влиянии современного климата и палеоклимата в Афротропах, хотя углубленный анализ выходит за рамки настоящего исследования.

Поскольку и Индомалайская, и Неотропическая области содержат одинаковую широту биомов и диетических и трофических стратегий млекопитающих ( SI Приложение , Таблицы S1 – S4), тогда возникает вопрос, почему палеоклиматическое наследие имеет наибольшее влияние в Афротропиках (Рис.2). Мы предполагаем, что различия в палеоклиматических эффектах в этих областях проистекают из их совершенно разных историй воздействия человека. В отличие от Азии и Южной Америки, Африка к югу от Сахары относительно не пострадала от вымирания за последние ∼100000 лет, когда исчезло подавляющее большинство крупных позвоночных на Земле (24). Например, исследуя наземных травоядных животных весом ≥10 кг, мы обнаруживаем, что Индомалайская и Неотропическая области потеряли 27% и 75% этих видов, соответственно, за последние ∼100000 лет, по сравнению с более умеренным исчезновением 15% афротропических видов ( SI Приложение , рис.S10). Более того, хотя индомалайские и неотропические вымирания почти наверняка были вызваны людьми (21), свидетельства афротропов неоднозначны. Вымирание крупных травоядных животных Восточной Африки (виды с массой ≥1000 кг) длилось не менее ∼4,5 млн лет и происходило постепенно на протяжении плио-плейстоцена в ответ на снижение CO ₂ и региональное расширение пастбищ (66). Подобные закономерности долгосрочного вымирания неизвестны где-либо еще, поскольку большинство крупных млекопитающих внезапно исчезли за последние ∼100000 лет по пространственно-временному измененному паттерну, отслеживающему глобальную диаспору из H.sapiens (21). Поскольку новизна хищников, вероятно, была ключом к вымираниям, вызванным человеком (67), маловероятно, что они могут объяснить вымирания в Афротропиках, регионе, в котором люди эволюционировали и взаимодействовали с фаунами млекопитающих в течение ~ 7 млн ​​лет (68). Вместо этого, горстка позднечетвертичных вымираний, которые действительно имели место в Афротропиках, по-видимому, в первую очередь предназначались для травоядных копытных вблизи границы плейстоцена и голоцена, поскольку пастбища уступили место древесной растительности, что указывает на климатический фактор этих вымираний, не связанный с деятельностью человека (69).

Более глубокий взгляд на различия между областями в конкретных показателях структуры сообществ, предсказанных палеоклиматическими изменениями и доисторическими воздействиями человека, проливает дополнительный свет на их различные истории. Например, то, что вымирание афротропических млекопитающих было вызвано четвертичным изменением палеоклимата, согласуется с нашим выводом о том, что палеоклиматические переменные предсказывают все аспекты диеты (Диета1 и Диета2 Диапазон и SDNDr), но не предсказывают ни один из показателей массы тела (рис. 2). Как отмечалось выше, палеонтологические записи показывают, что афротропические вымирание преимущественно были нацелены на определенные группы питания (браузеры в долгосрочной перспективе, травоядные в последнее время), но не были чрезмерно избирательными по размеру (66, 69).С другой стороны, крайняя избирательность по размеру является отличительной чертой вымирания, вызванного деятельностью человека (68), и объясняет сильный негативный эффект, который мы обнаружили для доисторических воздействий человека на расстояние между массами тела (SDNDr) в Неотропах и исторических воздействий человека на массу тела. Диапазон в Индомалайском царстве. Поскольку масса тела является одним из наиболее филогенетически сохраняемых признаков у млекопитающих (48, 49), это также объясняет, почему NRI (то есть филогенетическая структура) в значительной степени предсказывается антропогенными воздействиями в Индомалайской и Неотропической областях, но не в Афротропиках (рис. .2). Таким образом, мы предполагаем, что обширные доисторические и исторические воздействия перевесили палеоклиматическое наследие в Индомалайской и Неотропической областях, но что это наследие остается очевидным в Афротропиках из-за гораздо более слабой истории антропогенных воздействий, что, таким образом, позволяет их обнаруживать.

Самым необычным регионом является Мадагаскар, поскольку малагасийские сообщества плохо предсказываются каким-либо одним прошлым или настоящим климатическим или антропогенным фактором (рис. 2). Некоторые различия между малагасийскими общинами и общинами континентальных областей, вероятно, связаны с нетипичной четвертичной историей острова с точки зрения антропогенного воздействия.Хотя люди прибыли на Мадагаскар около 10 000 лет назад (70), массовое вымирание млекопитающих на острове произошло гораздо позже, чуть менее 1 000 лет назад (71). Такая модель вымирания затмевала бы все предыдущие влияния четвертичного изменения климата на структуру сообществ, но выпадала бы за рамки наших двух окон переменных воздействия человека, не происходящих ни в позднем плейстоцене, ни в начале голоцена, когда исчезло большинство крупных континентальных млекопитающих в мире, ни совсем недавно (1700 г. н.э. по настоящее время).

Наконец, хотя основное внимание в нашем исследовании уделяется влиянию относительно недавней четвертичной истории на сообщества млекопитающих, глубинные факторы времени также формируют современные модели биоразнообразия. SI Приложение , рис. S11 представляет первые две оси анализа основных компонентов данных о видовых признаках, выявляя основные различия в общем функциональном составе признаков на уровне области. Малагасийское царство занимает наименьшую часть пространства функциональных признаков, что свидетельствует о высокой степени функциональной избыточности, несмотря на то, что значения богатства сообщества частично совпадают с ценностями афротропической, индомалайской и неотропической областей ( SI, приложение , таблицы S1 – S4).Функциональная избыточность малагасийских островов, вероятно, связана с низким филогенетическим разнообразием области, поскольку остров изолирован глубоководными течениями, который был колонизирован лишь несколькими кладами млекопитающих, в первую очередь стрепсиррейнскими приматами, хищными хищниками и тенреками (72).

Аналогичное объяснение может применяться к Неотропам, которые демонстрируют гораздо меньшее функциональное разнообразие, чем Афротропическая и Индомалайская области ( SI Приложение , Рис. S11). История Неотропов отличается от истории других континентов, характеризующихся неоднократной колонизацией, радиацией и исчезновением клад млекопитающих после длительного периода изоляции (73).Неотропические аборигены раннего кайнозоя, такие как ксенартры и некоторые сумчатые линии, составляют незначительную часть современной фауны, будучи в значительной степени вытесненными северными иммигрантами во время Великого американского биотического обмена (74). Точно так же ветви иммигрантов Неотропов не смогли диверсифицироваться до уровней, наблюдаемых в их царствах происхождения. Классический пример этого — облучение плоских приматов, которое не достигло уровня экологического разнообразия, наблюдаемого в сообществах приматов Старого Света (75).Такие глубокие временные факторы в сочетании с обширными вымираниями людей в доисторические времена приводят к заметно отличающимся моделям биоразнообразия, наблюдаемым в Неотропах по сравнению с континентами Старого Света (рис. 2).

Заключение

Здесь мы представляем анализ обширного набора данных сообщества, охватывающего глобальные тропики и субтропики, регионы, являющиеся приютом для подавляющего большинства оставшегося в мире разнообразия крупных млекопитающих. Мы показываем, что паттерны филогенетической и функциональной структуры признаков формируются как современным климатом, так и, иногда в большей степени, наследием четвертичных палеоклиматических изменений и доисторических и исторических антропогенных влияний.Заметно разные закономерности в разных сферах проистекают из различных историй палеоклиматических изменений и антропогенных воздействий, а также различий в глубоком времени. В свете этих выводов следует, что рассмотрение уникальных историй биогеографических сфер мира имеет решающее значение для раскрытия факторов, управляющих распространением биоразнообразия млекопитающих сегодня и его реакцией на текущие и будущие абиотические и биотические изменения в 21 веке и в последующий период.

Материалы и методы

Структура сообщества.

Данные о сообществах наземных млекопитающих были собраны из полевых исследований, списков видов и баз данных для афротропической, индомалайской, малагасийской и неотропической областей. Данные сообщества были перепроверены с множеством источников и стандартизированы в соответствии с таксономией Красного списка Международного союза охраны природы (29). Мы сосредоточились на видах с массой ≥500 г, поскольку данные для более мелких таксонов чувствительны к систематической ошибке обнаружения (76). Наш окончательный набор данных охватывает 515 сообществ (афротропики, n = 170; индомалайские, n = 120; малагасийские, n = 105; неотропики, n = 120) и 852 вида в 17 отрядах ( SI, приложение ). , Таблицы S1 – S4).Мы использовали филогению Faurby и Svenning (77) для расчета NRI и NTI Webb et al. (32). NRI рассчитывается как среднее филогенетическое расстояние между всеми видами в сообществе, тогда как NTI рассчитывается как филогенетическое расстояние между двумя наиболее близкими видами в сообществе. NRI и NTI были рассчитаны с использованием picante (78) с 1000 запусков повторной выборки с использованием нулевой модели taxa.labels. Масса тела и диета использовались как функциональные признаки, согласно Rowan et al.(14). Данные о массе тела были получены из PHYLACINE (26), а данные о питании были получены из MammalDIET (79). Подмножество из 13 типов пищевых продуктов MammalDIET ( SI, приложение , таблица S5) использовалось в анализе основных координат на основе расстояния Гауэра (PCoA), чтобы суммировать общее распределение рационов по непрерывной шкале. Первая и вторая оси PCoA (Diet1 и Diet2) захватили около 83% диетических вариаций между видами и были использованы в последующих анализах ( SI, приложение , рис. S4).Структуру функциональных признаков сообщества рассчитывали с использованием двух показателей, описанных Крафт и Акерли (33), Range и SDNDr. Диапазон рассчитывается как общий диапазон значений признаков для видов, присутствующих в сообществе, тогда как SDNDr рассчитывается как стандартное отклонение соседних расстояний значений признаков для видов в сообществе, деленное на общий диапазон признаков этого сообщества.

Предикторы климатических и антропогенных воздействий.

Центральная широта и долгота каждого сообщества использовались для получения данных о климате и антропогенном воздействии.Среднегодовая температура (BIO1) и годовое количество осадков (BIO12) были собраны для современного, среднего голоцена (CCSM4) и LGM (CCSM4) с разрешением 2,5 ‘из WorldClim (80). Мы проанализировали палеоклиматические переменные, вычислив аномалию с современным климатом (например, текущие осадки минус количество осадков LGM), которые измеряют масштабы изменения климата и широко используются в биогеографических исследованиях (например, ссылки 17 и 54). Аналогичным образом антропогенные воздействия рассчитывались с использованием двух показателей, основанных на аномалиях.Что касается исторических воздействий, мы рассчитали изменения между 1700 и 2000 годами нашей эры с помощью антромных карт трансформации биомов мира человеком, основанных на данных о плотности населения и землепользовании (81). Классификации антромов были преобразованы в ранги (1 — дикие земли; 2 — полуестественные земли; 3 — пастбища; 4 — пахотные земли; 5 — деревни; 6 — плотные поселения), и для каждого сообщества была рассчитана аномалия с 1700 по 2000 год нашей эры. Что касается доисторических воздействий, мы вычли сегодняшнее богатство крупных млекопитающих из контрфактических оценок «настоящего-естественного» богатства, если бы антропогенные истребления и вымирания позднего четвертичного периода никогда не происходили (24).Эта доисторическая аномалия воздействия, таким образом, представляет собой меру долга вымирания, связанного с антропогенной деятельностью в течение позднего четвертичного периода, когда современные люди расселяются по земному шару (21).

Модели авторегрессии.

Мы использовали модели одновременных авторегрессионных пространственных ошибок (SAR _err ) (82) и многомодельный вывод для анализа взаимосвязей между разнообразием сообществ и климатическими и антропогенными переменными-предикторами. Отдельные модели SAR _err были запущены для каждой области и каждой метрики сообщества с использованием полного набора предикторов.Затем все возможные модели сравнивались с использованием скорректированного информационного критерия Акаике, и верхние 95% весов моделей были усреднены для определения влияния прошлого и настоящего климата и антропогенного воздействия на структуру сообщества (83). Модели SAR _err и многомодельный анализ выводов были выполнены с использованием пакетов R «Spdep» (84) и «MuMIn» (85) в R (86). Все переменные-предикторы были стандартизированы с помощью функции scale ().

Доступность данных.

Наборы данных, поддерживающие эту работу, представлены в приложении SI .

Благодарности

Мы благодарим членов Лаборатории сравнительной приматологии Массачусетского университета в Амхерсте за обсуждения, а также редактора и анонимных рецензентов за их самые полезные комментарии. Это исследование финансировалось NSF Grants BCS 1551799 (для J.M.K.) и BCS 1551810 (для K.E.R.). J.R. поддерживается стипендией Дарвина при Массачусетском университете в Амхерсте.

Сноски

• Вклад авторов: J.R., L.B., K.E.R. и J.M.K. спланированное исследование; J.R., L.B., J.F., K.E.R., I.E.S., A.Z. и J.M.K. проведенное исследование; J.R., L.B., J.F., K.E.R., I.E.S., A.Z. и J.M.K. проанализированные данные; и J.R. написали статью при участии всех соавторов.

• Авторы заявляют об отсутствии конкурирующей заинтересованности.

• Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.

• См. В Интернете сопутствующее содержание, например комментарии.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте https: // www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1910489116/-/DCSupplemental.

Изменчивость и тенденции содержания озона в южных тропиках и субтропиках

Абстрактные

Долгосрочная изменчивость трендов озона была оценена на восьми тропических и субтропических участках Южного полушария (Натал, Найроби, Остров Вознесения, Ява, Самоа, Фиджи, Реюньон и Ирен) с использованием данных общего содержания озона в столбе (TCO) и вертикальных профилей озона (высота над уровнем моря). дальность 15-30 км), зарегистрированных в период с января 1998 г. по декабрь 2012 г.Наборы данных TCO были построены путем комбинации спутниковых данных (OMI и TOMS) и наземных наблюдений, записанных с помощью спектрометров Добсона и SAOZ. Вертикальные профили озона были получены в результате экспериментов с баллонным зондом, которые проводились в рамках сети SHADOZ. Анализ в этом исследовании проводился с использованием модели Trend-Run. Это модель многомерной регрессии, основанная на принципе разделения вариаций временных рядов озона на сумму нескольких воздействий (годовые и полугодовые колебания, QBO (квазидвухлетние колебания), ENSO, 11-летний солнечный цикл), которые учитывают по большей части своей изменчивости.

Значение тренда рассчитывается на основе наклона нормализованной линейной функции, которая является одним из параметров воздействия, включенных в модель. Были определены три региона: экваториальный (0-10 ^∘ ю.ш.), тропический (10-20 ^∘ ю.ш.) и субтропический (20-30 ^∘ ю.ш.). Полученные результаты показывают, что в изменчивости озона преобладают сезонные и квазидвухлетние колебания. Наблюдается значительный вклад ЭНСО в тропических нижних слоях стратосферы и особенно над участками Тихого океана (Самоа и Ява).Годовой цикл озона является наиболее доминирующим режимом изменчивости для всех участков и представляет собой меридиональную сигнатуру с максимумом над субтропиками, в то время как полугодовые и квазидвухлетние режимы озона более очевидны в экваториальном регионе, и их величина уменьшается к югу. Режим изменения озона, связанный с сигналом QBO, наблюдается между высотами от 20 до 28 км. Над экваториальной зоной есть сильный сигнал на ∼26 км, где 58% ± 2% общей изменчивости озона объясняется влиянием КДЦ.Годовые колебания озона более заметны в двух разных диапазонах высот (ниже 24 км и в диапазоне высот 27-30 км) над тропическим и субтропическим регионами, тогда как полугодовые колебания более значительны в диапазоне высот 27-30 км в тропические и экваториальные регионы. Предполагаемый тренд TCO является положительным и незначительным и соответствует изменению ∼1,34 ± 0,50% за десятилетие ^–1 (усредненное по трем регионам). Тенденция, оцененная в экваториальной области (0-15 ^∘ ю.ш.), составляет менее 1% за десятилетие, в то время как она оценивается более чем на 1.5% декада ^-1 для всех участков, расположенных к югу от 17 ^∘ ю. улучшение озона очевидно в UT-LS (верхняя тропосфера — нижняя стратосфера) ниже 22 км. Особенно это заметно на расстоянии примерно 19 км, где отрицательное значение наблюдается в тропических регионах.

сельскохозяйственных наук в тропиках и субтропиках (магистр): Университет Хоэнхайма

Более подробную информацию об отдельных модулях можно найти в описаниях модулей.

На первом году обучения
студентов углубляют свои знания по шести обязательным модулям. В этих модулях представлено и проанализировано во многих аспектах сельское хозяйство в тропических и субтропических агроэкосистемах. Помимо животноводства и растениеводства, представлены системные взаимосвязи.

Экология тропических сельскохозяйственных систем находится в центре внимания, так же как и экономика и социальное значение малых сельскохозяйственных систем в тропиках и субтропиках.Ответственное использование, переработка и сохранение природных ресурсов подробно рассматриваются, изучаются и применяются в практических модулях.

На первом году обучения особое внимание уделяется методам междисциплинарного сотрудничества, практикуется командная работа в студенческих группах. Помимо обязательных модулей, студенты выбирают три модуля из более чем 15 факультативных модулей, посвященных тропикам и субтропикам для этой специализации.

На втором году обучения
студента выбирают еще пять модулей из широкого диапазона факультативов.Это позволяет им развивать свой индивидуальный профессиональный профиль и адаптировать свои знания конкретно к своим карьерным устремлениям.

На втором году обучения проводятся исследования по теме магистерской диссертации и пишется магистерская диссертация. Эти исследовательские проекты обычно выполняются со ссылкой на международный исследовательский проект, ориентированный на развитие, в целевых странах, проводимый отделом преподавателей. Возможны групповые тезисы.

Начиная с 2021 года, будет возможность завершить второй год обучения в Праге в Университете естественных наук, получив двойную степень в области тропического сельского хозяйства и сельскохозяйственных систем.

Студенты, которые не хотят воспользоваться этой возможностью, все же имеют возможность провести семестр за границей и получить признание своих достижений.

Три обзора по окружающей среде и аквакультуре в тропиках и субтропиках

Три обзора по окружающей среде и аквакультуре в тропиках и субтропиках

ALCOM	GCP / INT / 555 / SWE
Аквакультура для программы развития местных сообществ	GCP / RAF / 277 / BEL

Полевой документ ALCOM No.27

Три обзора по окружающей среде и аквакультуре в тропиках и субтропиках

---

Биргитта Ларссон
Эколог
(Младший сотрудник категории специалистов)
ALCOM

Финансовые агентства:

ШВЕДСКИЙ МЕЖДУНАРОДНЫЙ ОРГАН РАЗВИТИЯ
АДМИНИСТРАЦИЯ ПО СОТРУДНИЧЕСТВУ В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ БЕЛЬГИИ

Исполнительное агентство:

ПРОДОВОЛЬСТВЕННАЯ И СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ОРГАНИЗАЦИИ ОБЪЕДИНЕННЫХ НАЦИЙ
Хараре, Зимбабве, декабрь 1994 года

Аквакультура оказывает как положительное, так и отрицательное воздействие на окружающую среду.ALCOM (Аквакультура для Программа развития местных сообществ) направлена ​​на поощрение положительных эффектов и смягчение последствий отрицательные.

Деятельность ALCOM в отношении окружающей среды сосредоточена на трех областях: управление водными ресурсами; передаваемые через воду заболевания; и экологические аспекты аквакультуры в тропиках.

В этом документе резюмируются и завершаются аналитические исследования ALCOM по охране окружающей среды. Он состоит из трех отдельные обзорные статьи: «Воздействие аквакультуры на окружающую среду в тропиках и субтропиках»; «В использование сточных вод в аквакультуре »; и «Аквакультура и шистосомоз».

Эти исследования проводились по итогам четвертого заседания Руководящего комитета ALCOM в феврале. 1991, в котором говорилось, что ALCOM должна заниматься экологическими аспектами аквакультуры «в рамках концепция управления водными ресурсами для биологического производства ».

Предыдущие статьи, опубликованные ALCOM на эту тему, были «Аквакультура / рыболовство во внутренних водоемах и водные ресурсы. управление ресурсами в южной части Африки »(1992) и« Переносчики и трансмиссивные болезни в связь с аквакультурой »(1993).

ALCOM — это региональная программа ФАО по аквакультуре и рыболовству (Продовольствие и сельское хозяйство. Организация Объединенных Наций). Базируется в Хараре, Зимбабве, и охватывает все страны-участницы. САДК (Сообщество развития юга Африки): Ангола, Ботсвана, Лесото, Малави, Мозамбик, Намибия, Свазиленд, Танзания, Замбия и Зимбабве.

Целью ALCOM является помощь странам-членам в повышении уровня жизни сельского населения. через практику аквакультуры.С этой целью в странах-членах проводятся пилотные мероприятия. для демонстрации новых методов, технологий или методологий. Достигнутые успехи, идеи извлеченные, извлеченные уроки широко применяются правительствами стран-членов.

ALCOM финансируется Швецией и Бельгией. Его подготовительный этап начался в 1986 году, ALCOM, Хараре. и его первая фаза реализации в 1990 году.

Реферат: Экологические аспекты аквакультуры в тропиках и субтропиках

В этом документе исследуется воздействие аквакультуры на окружающую среду с акцентом на аквакультуру в тропические и субтропические районы.Метод и интенсивность аквакультуры определяют тип и масштаб воздействия на окружающую среду в сочетании с физическими, химическими и биологическими характеристики рассматриваемого района. Экстенсивная аквакультура вызывает наименее существенные воздействие на окружающую среду и наиболее интенсивные системы. Аквакультура может вызвать экологические изменения, разрушать среду обитания водно-болотных угодий и беспокоить дикую природу. Неконтролируемые интродукции и переводы могут изменить биоразнообразие экосистем. Может пострадать здоровье человека и появиться новые болезни. завезен среди местных рыб.Конфликты могут возникнуть из-за использования земли и воды. С другой стороны, интегрированная аквакультура может повысить эффективность использования ресурсов за счет преобразования в рыбные белки из побочных продуктов сельского хозяйства. Также прудовую грязь можно использовать в качестве удобрения на полях, а воду можно использовать для полива.

Реферат: Использование сточных вод в аквакультуре

Сточные воды содержат большое количество питательных веществ, которые можно использовать в аквакультуре.Этот практика насчитывает тысячи лет в Азии, но еще не установлена ​​в Африке и на юге Америка. При использовании людей или животных всегда необходимо обеспечивать охрану общественного здоровья. трата; это можно сделать с помощью соответствующих методов культивирования и обращения, а также тщательного приготовление произведенной еды.

Резюме: Аквакультура и шистосомоз

Шистосомоз, вызываемый плоскими трематодами рода Schistosoma, поражает 200 миллионов человек. люди в 76 странах тропических и субтропических регионов.Примерно 200 000 люди умирают каждый год от шистосомоза. Возможно, что проекты, связанные с водой, такие как ирригационные системы и развитие аквакультуры увеличивают распространенность шистосомоза за счет обеспечение улитки-переносчика благоприятных мест обитания и за счет увеличения контактов людей с воды. В этой статье исследуются все аспекты шистосомоза, такие как жизненный цикл, распространение, профилактика и контроль.

---

Гиперссылки на Интернет-сайты, не принадлежащие ФАО, не подразумевают какого-либо официального одобрения или ответственности за мнения, идеи, данные или продукты, представленные в этих местах, и не гарантируют достоверность предоставленной информации.Единственная цель ссылок на сайты, не принадлежащие ФАО, — указать дополнительную доступную информацию по связанным темам.

Этот электронный документ был отсканирован с помощью программного обеспечения для оптического распознавания символов (OCR). ФАО снимает с себя всякую ответственность за любые расхождения, которые могут существовать между настоящим документом и его исходной печатной версией.

---

Раздел 1: Экологические аспекты аквакультуры в тропиках и субтропиках
Раздел 2: Использование сточных вод в аквакультуре
Раздел 3: Аквакультура и шистосомоз

1.ВВЕДЕНИЕ

2. СИСТЕМЫ АКВАКУЛЬТУРЫ

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ
3.1 Землепользование и пространство
3.2 Водопользование и качество воды
3.2.1 Водные ресурсы
3.2.1.1 Доступность воды
3.2.1.2 Потери воды
3.2.1.3 Сохранение воды
3.2.2 Качество воды

3.2.2.1 Планктон
3.2.2.2 Макрофиты
3.2.2.3 Загрязнение и пестициды
3.3 Семена
3.4 Корма
3,5 Строительные материалы

4. ВЫХОДЫ
4.1 Известь и удобрения
4.2 Биоактивные соединения
4.2.1 Терапевтические средства и антибиотики
4.2.2 Гормоны и стимуляторы роста
4.2.3 Антифоулянты и химические вещества, вводимые через строительные материалы
4.2.4 Рекомендации по использованию ингибирующих соединений в аквакультуре
4.3 Отходы
4.3.1 Несъеденные продукты питания, экскременты и падеж
4.3.2 Бактерии и другие микроорганизмы
4.3.3 Воздействие отходов аквакультуры
4.3.4 Обработка
4.4 Ускользание
4.5 Интродукция и перенос
4.6 Экологические воздействия — взаимодействие с трофической сетью
4.7 Нарушение дикой природы и разрушение среды обитания
4.8 Последствия для здоровье человека

5. ВЫВОДЫ

6. ССЫЛКИ

ТАБЛИЦЫ

1. Наиболее желаемые значения некоторых параметров качества воды в тропической и субтропической аквакультуре

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ОТХОДЫ ЧЕЛОВЕКА КАК РЕСУРС — АКВАКУЛЬТУРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТХОДОВ И СТОЧНЫХ ВОД

3. АСПЕКТЫ ОБЩЕСТВЕННОГО ЗДОРОВЬЯ
3.1 Медицинские аспекты использования фекалий и сточных вод в аквакультуре
3.2 Эпидемиологические данные
3.3 Микробиологические критерии качества

4.СОЦИАЛЬНО-КУЛЬТУРНЫЕ АСПЕКТЫ

5. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

6. ТЕХНИЧЕСКИЕ ВАРИАНТЫ ЗАЩИТЫ ЗДОРОВЬЯ В АКВАКУЛЬТУРЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТОЧНЫХ ВОД И ЭКСКРЕТАМИ

7. ВЫВОДЫ

8. ССЫЛКИ

ТАБЛИЦЫ

1 Экологическая классификация выделяемых организмов

2 Предварительные микробиологические критерии качества аквакультуры

1.ВВЕДЕНИЕ

2. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ

3. ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ХОЗЯЙКИ

4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

5. ЭПИДЕМИОЛОГИЯ

6. ПРОФИЛАКТИКА

7. ПРОФИЛАКТИКА И КОНТРОЛЬ

8. РЕКОМЕНДАЦИЯ ПО СНИЖЕНИЮ ОПАСНОСТИ ХИСТОСОМАЗА В РЕЗУЛЬТАТЕ АКВАКУЛЬТУРНЫХ ПРУДОВ

9. ПРИМЕР — ZIMBABWE
9.1 Промежуточные хосты
9.2 Распространение и профилактика

10.РОЛЬ ALCOM

11. ССЫЛКИ

Таблицы

1. Паразиты Schistosoma, поражающие человека в Африке.

2. Эндемичность S. haematobium и S. mansoni в странах САДК.

Фигуры

1а. Жизненный цикл Schistosomiasis haematobium , также известного как мочевой бильгарциоз; яйца выходят с мочой.
1б. Жизненный цикл Schistomiasis mansoni , кишечная бильгарция, при которой яйца выходят с фекалиями.
2. Улитки — промежуточные хозяева шистосомоза.
3. Распространение Schistosoma mansoni и S. intercalatum в Африке.
4. Распространение Schistosoma haematobium в Африке.
5. Распространенность S. haematobium среди детей от восьми до десяти лет в Зимбабве.
6.Распространенность S. mansoni среди детей от восьми до десяти лет в Зимбабве.

Факультет тропического сельского хозяйства

Название программы: Сельское хозяйство в тропиках и субтропиках

Отделение: Все отделы FTA

Виды обучения: Очное, заочное

Язык: Английский

Продолжительность обучения: 3 года

Стоимость обучения: 80 крон.000 / год (около 3600 долларов США / 3150 евро в год), минимальная плата за обучение для получения степени эквивалентна трехлетнему обучению на дневном отделении.

Начало: в течение года

P содержание программы:

Учебная программа объединяет дисциплины питания, сельскохозяйственных наук, экологических исследований, альтернативных технологий, развития сельских районов и социальных наук. Программа направлена ​​на обучение будущих лидеров во взаимосвязи сельского хозяйства, продовольствия, биологических наук, науки об окружающей среде и политики, а также расширение их возможностей путем обеспечения тщательного обучения, этики социальных изменений и интеллектуального сообщества, генерирующего видение и модели альтернативных систем.Программа предназначена для соискателей, интересующихся наукой и исследованиями, международными организациями, НПО, а также бизнесом. Программа позволяет гибко выбирать курсы, соответствующие конкретным интересам студентов. Темы исследований включают: управление дикой природой в агробизнесе, науки о продуктах питания, этноботаника, фитофармакология, агролесоводство, социально-экономическое развитие и принятие решений фермерами; устойчивое управление природными ресурсами, минимальные и альтернативные технологии.

Квалификация поступающего (предыдущее образование): уровень английского не ниже B2.Получил степень магистра на факультетах естественных наук или наук о жизни, сельского хозяйства, инженерии, социально-экономического или аналогичного профиля.

Дополнительные требования: Уровень B2 на одном мировом языке, помимо английского (экзамены, которые необходимо сдать во время обучения)

Вступительное интервью: Личное интервью (возможно через Skype). Кандидатам предлагается обсудить тему своего будущего исследования с соответствующим научным руководителем. Без выбранной темы и одобрения научного руководителя успех в процессе приема ограничен.

Комментарий: Отношение к студентам на учебной программе достаточно индивидуальное. Эта учебная программа особенно предназначена для тех студентов, которые не могут точно соблюдать запланированный учебный год (крайний срок подачи заявок, зачисления, зачисления и т. Д.). Для каждого студента разрабатывается индивидуальный учебный план с максимальным учетом его внеклассной деятельности. Студенты в рамках этой учебной программы освобождаются от общих обязанностей (кроме учебы) на факультете и кафедре, если они не являются волонтерами.

Определение границы между тропиками / субтропиками в средней части экогеографической системы Южного Китая

В этом документе обсуждается разделение тропической / субтропической границы средней части Южного Китая. Это обсуждение приводит к новому пониманию экогеографических регионов и их границ, особенно постепенных изменений природных условий между экогеографическими регионами. Он анализирует результаты других исследователей в той же области, выясняет различия и причины различий в результатах.Границы экогеографических регионов нельзя провести в виде линии, поскольку переход от тропического к субтропическому происходит постепенно. Следовательно, для экогеографического региона, такого как тропическая зона, должны быть нанесены определенные границы с учетом постепенных изменений. Температура, растительность и почва — это индексы, по которым можно разделить тропический и субтропический. После подтверждения индексов тропической зоны данные среднегодового индекса отражают общее состояние тропической зоны. Линия из таких данных называется «тропической границей».С другой стороны, из-за муссонного климата в некоторые годы жарче, а в другие прохладнее. В более жаркие годы температура северной области тропической границы достигает тропического состояния, тогда как в более прохладные годы такая область перемещается на юг. Граница самого жаркого года называется годовой тропической линией, а граница самого холодного года — тропической линией. Температуры в районах к югу от годовой тропической линии, вероятно, в некоторые годы могут достичь тропических. Температуры в районах к югу от реальной тропической линии ежегодно достигают тропических.Область от истинно тропических до однолетних тропических называется тропической колеблющейся зоной. Таким образом, новые концепции тропической, годовой тропической, истинной тропической и тропической колеблющейся зоны формируются для понимания тропической зоны с новой точки зрения в статье. На основании показателей климата, растительности и почвы устанавливаются границы тропической, годовой тропической, истинно тропической и тропической колеблющейся зоны исследуемой территории. Тропическая колеблющаяся зона объясняет разное местонахождение разных исследователей.В документе также предлагается новый метод отображения границ экогеографических регионов.

Обзор воздействия изменения климата на речные наводнения в субтропических и тропических регионах | Журнал воды и изменения климата

Наводнения — одно из самых дорогостоящих и широко распространенных стихийных бедствий, связанных с климатом (Jonkman 2005). По оценкам, в период с 1980 по 2009 год наводнения привели к гибели 539 000 человек и отрицательно повлияли на жизнь 2 человек.8 миллиардов человек (Doocy et al. 2013), на общую сумму 654 миллиарда долларов США (с поправкой на инфляцию) во всем мире (Munich Re 2017). Тропические и субтропические регионы часто подвергаются сильнейшим наводнениям, и это может усугубиться из-за изменения климата. В Международной стратегии Организации Объединенных Наций по снижению риска бедствий (2009 г.) сообщается, что 10 стран, наиболее подверженных наводнениям, расположены в тропической Южной и Юго-Восточной Азии, причем страны Южной Америки и Африки также сильно пострадали.Поскольку ряд развивающихся стран находится в тропиках и субтропиках, последствия наводнения могут усугубиться из-за плохой инфраструктуры и плохого здравоохранения. В Бангладеш, например, болезни, передаваемые через воду, являются причиной большего числа смертей, связанных с наводнениями, чем утопления (Jha et al. 2012).

Согласно прогнозам, в условиях изменения климата интенсивность экстремальных осадков увеличится на большей части земного шара (Groisman et al. 2005), что потенциально может привести к увеличению величины экстремальных потоков. Несмотря на широкий консенсус относительно увеличения количества экстремальных осадков при повышении температуры, несколько исследований показали, что это не привело к увеличению наводнений, за исключением небольших водосборов, где преобладают бурные потоки (Wasko & Sharma 2017; Sharma et al. 2018). Однако анализ тенденций экстремальных наводнений, превышающих 100-летний уровень, показал значительное увеличение ко второй половине двадцатого века (Milly et al. 2002), тогда как анализ менее экстремальных явлений в целом указывает на тенденцию к снижению, особенно для больших водосборов (Do et al. 2017). Моделирование в глобальном масштабе предполагает, что тенденция к увеличению самых экстремальных наводнений может сохраниться и в будущем (Hirabayashi et al. 2013). Изменения масштабов этих экстремальных наводнений будут иметь серьезные последствия для землевладельцев, стратегий смягчения последствий наводнений и проектирования инфраструктуры. Количественная оценка этих эффектов позволяет инженерам и менеджерам учитывать изменения в стандартах проектирования городов и инфраструктуры на основе ряда возможных будущих событий и сценариев.

Было проведено большое количество исследований с использованием прогнозов изменения климата для количественной оценки воздействия на речные наводнения. Эти исследования обычно следуют модельной цепочке, описанной Xu et al. (2005), состоящий из следующих выходных данных модели глобальной циркуляции, методологий уменьшения масштаба глобальной модели климата (GCM) и коррекции смещения, а также приложений гидрологических моделей. Выбор наиболее подходящих моделей и методов для данного водосбора может оказаться сложной задачей, поскольку необходимо учитывать размер водосбора, топографию, местоположение и климатические условия.Также могут учитываться изменения уровня моря и антропогенная деятельность (изменения в землепользовании, урбанизация, спрос на воду и структуры по смягчению последствий / контролю наводнений), что еще больше усложняет модели. Каждый шаг в процессе моделирования включает допущения, которые неизбежно вызывают некоторую степень ошибки, и усугубляются с каждым последующим шагом моделирования (Praskievicz & Chang 2009). Снижение и количественная оценка этой неопределенности модели является основным соображением в исследованиях воздействия.

Обзорные статьи, оценивающие воздействие изменения климата на речные наводнения, можно найти в глобальном масштабе (Hunt & Watkiss 2011; Kundzewicz et al. 2014), европейский (Kundzewicz et al. 2010; Madsen et al. 2014) и общенациональный (Miller & Hutchins 2017), но отсутствуют в других местах. Этот документ направлен на критическую оценку современной литературы по тропическим и субтропическим регионам мира и изучение факторов, уникальных для этих климатов. С этой целью был принят систематический количественный подход к литературе (Pickering & Byrne, 2014), в соответствии с которым статьи были закодированы в настраиваемую базу данных для количественной оценки литературы.Это первый обзор такого рода, проведенный в тропических и субтропических регионах, и первый, в котором применен количественный подход.

Чтобы поддерживать сопоставимый стандарт литературы, «серая» литература, включая отчеты, доклады конференций, неопубликованные статьи, тезисы и разделы книг, была исключена из этого обзора, а рассматривались только статьи из рецензируемых журналов на английском языке. Поиск в Scopus и Web of Science проводился с использованием определенного набора поисковых запросов.Критерии включения указывали, что статьи должны учитывать сценарии изменения климата, использование гидрологического моделирования и анализ экстремальных речных потоков в тропических или субтропических регионах. Всего в этот обзор было включено 134 статьи из рецензируемых журналов из первоначальной оценки 4711 (Рисунок 1). Множество статей, включенных в этот обзор, позволяет провести более полный анализ литературы, чем в других подобных обзорах. Была включена критическая оценка следующих аспектов литературы: (i) географическое распределение исследований, (ii) выбранные методологии с точки зрения масштабирования, коррекции систематической ошибки, выбора гидрологической модели и анализа, (iii) основные выводы литературы и (iv) значение этих результатов и будущие направления исследований.

Рисунок 1

Диаграмма PRISMA (Moher et al. 2009), показывающая количество статей, включенных и исключенных на каждом этапе процесса обзора, и ключевые слова, использованные для поиска соответствующей литературы в онлайн-базах данных.

Рисунок 1

Диаграмма PRISMA (Moher et al. 2009), показывающая количество статей, включенных и исключенных на каждом этапе процесса обзора, а также ключевые слова, использованные для поиска соответствующей литературы в онлайн-базах данных.

Обновленная версия Климатической классификации Кеппена (Peel et al. 2007) использовалась в качестве основы для разграничения субтропических и тропических водосборов (рис. 2). Когда бассейны рек покрывали многочисленные климатические зоны, только тогда, когда большая часть водосбора находилась в тропическом или субтропическом климате, это рассматривалось в данном обзоре. Таким образом, исследования в нижнем течении реки Миссисипи были исключены, а исследования в нижнем течении Янцзы были включены.Литература была примерно поровну разделена между тропическими и субтропическими бассейнами, охватывающими 5 континентов и 37 стран. Большая часть исследований (59%) была опубликована по бассейнам рек Азии, а остальные опубликованы в Африке (13%), Северной и Южной Америке (12%) и в глобальном масштабе (16%). На рисунке 3 представлено количество исследований, включенных в этот обзор, по каждой стране, за исключением исследований, проведенных в глобальном масштабе. Таблица S1 в дополнительных материалах представляет собой подробное резюме исследований, проведенных в Восточной Азии, Таблица S2 в дополнительных материалах для исследований в Юго-Восточной Азии, Таблица S3 в дополнительных материалах для Южной Азии, Таблица S4 в дополнительных материалах для Африки, Таблица S5 в дополнительных материалах для Северной и Южной Америки и таблица S6 в дополнительных материалах для исследований, проведенных в глобальном масштабе.Полный список сокращений, используемых в этих таблицах, также можно найти в дополнительных материалах.

Рис. 2

Регионы в этом исследовании рассматриваются как тропические или субтропические (выделены) на основе климатической классификации Кеппена, разработанной Пилом et al. (2007).

Рис. 2

Регионы в этом исследовании рассматриваются как тропические или субтропические (выделены) на основе климатической классификации Кеппена, разработанной Пилом et al. (2007).

Рисунок 3

Количество исследований, проведенных по странам в тропических и субтропических регионах, по регионам. Для трансграничных рек учитывались только те страны, которые составляли часть исследуемой территории и находились в тропическом или субтропическом климате.

Рисунок 3

Количество исследований, проведенных по странам в тропических и субтропических регионах, по регионам. Для трансграничных рек учитывались только те страны, которые составляли часть исследуемой территории и находились в тропическом или субтропическом климате.

Из рисунка 4 видно, что по рекам Китая, Южной и Юго-Восточной Азии опубликовано значительно больше исследований по сравнению с другими регионами тропиков / субтропиков. В литературе также имеется перекос в сторону исследований бассейнов крупных рек. Шесть основных рек, в том числе Амазонка, Нигер, Ганг, Брахмапутра, Меконг и Жемчужная река, являются объектом приблизительно 26% всех рассмотренных исследований, каждое из которых имеет площадь более 450 000 км ² .Большая часть литературы была написана по бассейнам таких же крупных рек, в то время как чуть менее 4% литературы было опубликовано по речным бассейнам площадью менее 1 000 км ² (Рисунок 4). Это говорит о том, что существует необходимость в дальнейших исследованиях бассейнов малых рек, поскольку механизмы, вызывающие наводнения, по своей сути различны. Кроме того, необходимы исследования сильно урбанизированных водосборов в развивающихся регионах тропиков и субтропиков, поскольку они могут непропорционально сильно пострадать от будущих наводнений.

Рисунок 4

Количество исследований, проведенных по континентам и регионам (слева), и количество исследований, проведенных по размеру водосбора (справа). Для участка водосбора <10 000 - это диапазон от 1000 до 10 000 км ² , <100 000 - это диапазон от 10 000 до 100 000 км ² , а <100 000 - диапазон от 100 000 до 1 000 000 км ² .

Рисунок 4

Количество исследований, проведенных по континентам и регионам (слева), и количество исследований, проведенных по размеру водосбора (справа).Для участка водосбора <10 000 - это диапазон от 1000 до 10 000 км ² , <100 000 - это диапазон от 10 000 до 100 000 км ² , а <100 000 - диапазон от 100 000 до 1 000 000 км ² .

Существует заметная нехватка литературы, посвященной некоторым частям Америки, Африки и Австралии. Хотя из этого обзора были исключены журналы на неанглоязычных языках, вероятно, пропущен ряд исследований из Латинской Америки и Африки, в этих регионах уже наблюдается низкий объем исследований из-за сложности финансирования исследований.Никаких исследований из Центральной Америки или Карибского бассейна не проводилось, несмотря на то, что несколько исследований проводились в Южной Америке. Это может быть связано с небольшим размером речных бассейнов в Центральной Америке и Карибском бассейне, поскольку бассейнам малых рек уделяется значительно меньше внимания исследователей, чем бассейнам большего размера (Рисунок 4). Эта диссертация, по-видимому, получила поддержку в Южной Америке, поскольку пять из шести исследований, включенных в этот обзор, были сосредоточены на реке Амазонке или ее притоках, в то время как только одно исследование было проведено в другом месте на континенте.В Африке такое же непропорционально большое внимание уделялось реке Нигер, хотя в целом литература гораздо более равномерно распределена по континенту. Также можно отметить небольшое количество исследований, проводимых в Центральной Африке, включая реку Конго. Нехватка литературы из тропических / субтропических северных районов Австралии, пожалуй, наиболее удивительна, поскольку большая часть страны и населения проживает в тропических и субтропических зонах. Здесь исследования сосредоточены на юго-западе (Evans & Schreider, 2002) и юго-востоке (Schreider et al. 1996, 2000), и только одно исследование было проведено для тропических и субтропических северных регионов. Существует очевидная потребность в проведении дальнейших исследований бассейнов тропических и субтропических рек по всей Австралии, Латинской Америке и Африке.

Выбор ГКМ, региональных климатических моделей (РКМ), сценариев выбросов, методов уменьшения масштаба, методов коррекции смещения и гидрологических моделей — все это влияет на результаты исследований воздействия климата.В рассматриваемой литературе применялись различные комбинации и ансамбли этих компонентов. В общей сложности во всех статьях использовалось 99 различных итераций GCM и множество дополнительных RCM. Это несколько неудивительно, учитывая, что литература насчитывает около 17 лет, в течение которых климатические модели постоянно обновлялись и пересматривались. Наблюдается резкая тенденция к увеличению количества исследований, проведенных с 2010 года: с этого года было опубликовано 90% всей проанализированной литературы, а с 2016 года опубликовано более половины (Рисунок 5).Эта тенденция, скорее всего, сохранится, поскольку правительства и исследователи придают приоритетное значение воздействиям изменения климата для оценки прошлого и будущего инженерного проектирования и планирования.

Рисунок 5

Количество опубликованных исследований и количество исследований, в которых сообщается об использовании одного или нескольких GCM по годам, где 2019 год включал только часть года.

Рисунок 5

Количество опубликованных исследований и количество исследований, в которых сообщается об использовании одного или нескольких GCM по годам, где 2019 год включал только часть года.

Примерно 71% исследований использовали ансамблевый подход, в котором для получения множественных прогнозов использовались две или более климатических моделей, как это было широко рекомендовано (Dankers & Feyen 2009; Prudhomme & Davies 2009; Teutschbein & Seibert 2010). Остальные 29% проанализированной литературы использовали только одну климатическую модель для оценки воздействия изменения климата. Это считается серьезным ограничением, поскольку результаты этих исследований представляют собой всего лишь один вероятный климатический результат, который может не отражать вероятные последствия изменения климата.

В нескольких рассмотренных статьях сообщается, что самый большой источник неопределенности в процессе моделирования связан со структурой GCM (Aich et al. 2014, 2016; Li et al. 2016a). Аналогичные результаты были получены во всем мире (Prudhomme et al. 2003; Kay et al. 2009), что подчеркивает важность рассмотрения ряда климатических моделей. Лю и др. (2013) сообщил, что относительная неопределенность прогнозов, проистекающая из структуры GCM, была больше для прогнозов в середине-конце столетия, в то время как статистическое масштабирование и выбор сценариев выбросов являются более значительными источниками для прогнозов на 2020-е годы.Аналогичные результаты были получены Shen et al. (2018), предполагая, что по мере того, как климатические прогнозы продвигаются дальше от базового уровня, расхождение между модельными прогнозами увеличивается. Ли и др. (2016a) обнаружил, что неопределенность прогнозов GCM является пространственно изменчивой, с большей относительной неопределенностью в субтропических регионах к югу и востоку от Китая по сравнению с более засушливыми севером и западом, где неопределенность, полученная при гидрологическом моделировании, была более выраженной.Аналогичным образом, Pechlivanidis et al. (2017) сообщил о большей относительной неопределенности от GCM в тропических и субтропических бассейнах Нигера и Ганга по сравнению с бассейнами Лены и Рейна. Прогнозы осадков по ГКМ в глубоких тропиках, особенно над Африкой и Южной Америкой, оказались более неопределенными, чем где-либо еще в мире (Rowell 2012). Vetter et al. (2015) пришел к выводу, что высокая неопределенность, вносимая климатическими моделями в верхнюю часть бассейна реки Нигер, была связана с местным муссонным климатом, при котором речной сток в основном реагирует на обильные осадки, вызванные МОК.

ГКМ

работают с грубым разрешением (обычно 100–300 км), что не позволяет им адекватно отображать местные климатические особенности (Fowler et al. 2007), и поэтому часто требуется уменьшение масштаба. В литературе широко применяются методы динамического и статистического масштабирования. Примерно в 35% рассмотренных исследований применялось динамическое масштабирование с использованием RCM, в то время как в остальных исследованиях применялись либо статистические методы, либо вообще не масштабирование.Коррекция смещения применяется для исправления систематических смещений, присутствующих в климатических моделях, включая переоценку количества дождливых дней, недооценку интенсивности дождя и неадекватную изменчивость от года к году (Ines & Hansen 2006). Наиболее распространенные подходы к коррекции смещения, принятые в литературе, включают изменение дельты, квантильное отображение, масштабирование и метод сохранения тренда, предложенный Hempel et al. (2013), применялась в 24, 22, 13 и 14% исследований соответственно.В дополнение к ряду альтернативных подходов использовались многочисленные вариации этих методов.

юаней и др. (2017) провел тщательную оценку относительного вклада в неопределенность сценария выбросов, климатической модели, метода статистического масштабирования / коррекции смещения, гидрологической модели и распределения повторяемости паводков. Они сообщили, что статистическое масштабирование и коррекция смещения были преобладающим источником неопределенности для прогнозов, связанных с высокими потоками и наводнениями.Чен и др. (2013) пришел к выводу, что неопределенность из-за уменьшения масштаба и коррекции смещения была более значительной для прогнозов экстремальных значений, чем для средних потоков. Dobler et al. (2012) обнаружил аналогичные результаты для Европы и предложил применить ряд методов коррекции смещения для учета этой неопределенности при проведении исследований воздействия, связанных с экстремальными явлениями. Эти результаты подчеркивают важность коррекции систематической ошибки, особенно для моделирования наводнений. В малых и средних водосборах (где интенсивные кратковременные осадки могут быть основным источником наводнений) особенно важна коррекция систематической ошибки.Из методов коррекции смещения, принятых в литературе, подход квантильного картирования представляется наиболее подходящим для исследований воздействий наводнений, поскольку он лучше всего способен уменьшить систематические ошибки при высоких квантилях (Dobler et al. 2012; Chen et al. 2013 ).

Во всех исследованиях применялась 51 различная гидрологическая модель, модель дождевого стока и гидродинамика. Чаще всего использовались «Переменная инфильтрационная способность» (Liang, 1994), «Hydrologiska Byråns Vattenbalansavdelning» (Bergstrom, 1976) и «Инструмент оценки почвы и воды» (Arnold et al. 1998) гидрологические модели, принятые в 16, 15 и 9% исследований соответственно. Небольшая часть исследований использовала гидродинамическое моделирование для более точной оценки речного стока с применением таких моделей, как SOBEK (например, Budiyono и др. 2016; Wei и др. 2016), MIKE 11 (например, Mirza 2002; Мирза и др. 2003; Kure & Tebakari 2012; Supharatid и др. 2016; Vo и др. 2016), HEC-RAS (Arunyanart и др. 2017; Shrestha & Lohpaisankrit 2017) и FLO -2D (эл.г., Mishra et al. 2017). Распределенные сеточные модели были приняты в 37% литературы и наиболее широко использовались для глобальных и крупномасштабных исследований. Разрешение модели варьировалось от 0,5 ° (приблизительно 55 км; например, Gain et al. 2013; Dankers et al. 2014; Arnell & Gosling 2016) до 200 м (например, Zhao et al. 2016). В остальной литературе использовались полураспределенные модели, а в некоторых случаях — сосредоточенные модели.

Потенциальная неопределенность, полученная при гидрологическом моделировании, часто упускается из виду в литературе.В то время как некоторые исследования предполагают, что эта неопределенность является значительной и ее нельзя просто игнорировать (Tian et al. 2013, 2016), другие пришли к выводу, что относительная неопределенность, вносимая гидрологическим моделированием, незначительна, особенно по сравнению со структурой GCM (Menzel и др. 2006; Кей и др. 2009 г .; Teng и др. 2012 г.). Asadieh & Krakauer (2017) сообщили в своем глобальном исследовании, что глобальные гидрологические модели вносят больший вклад в неопределенность изменений стока, чем GCM.Поэтому они рекомендовали, чтобы в будущих исследованиях использовался ансамбль гидрологических моделей в дополнение к ансамблю GCM.

Многие исследования в этом обзоре проводились на крупных речных бассейнах, регулируемых множеством крупных плотин и водохранилищ. В бассейне реки Меконг за последние годы произошли крупные сооружения плотин для гидроэнергетики и ирригации, и многие другие сооружения находятся на стадии планирования. Когда все запланированные дамбы будут построены, ожидается, что активная емкость водохранилища увеличится до 100 км ³ с 5 км ³ , первоначально доступных в 2010 году (Johnston & Kummu 2012).Учитывая это значительное увеличение, в нескольких исследованиях рассматривались комбинированные эффекты изменения климата с будущим плотиной в Меконге (Lauri et al. 2012; Wang et al. 2017; Whitehead et al. 2019). Лаури и др. (2012) обнаружил увеличение годового пикового расхода ниже по течению при изменении климата, но уменьшение при рассмотрении дополнительных эффектов будущих плотин. В то время как Wang et al. (2017) сообщил, что, хотя регулирование окажет значительное влияние на паводки вверх по течению, оно окажет лишь незначительное влияние на пики и частоту паводков вниз по течению.В других исследованиях было решено полностью игнорировать существующие и будущие плотины, вместо этого сосредоточившись на воздействии изменения климата, как если бы система находилась в своем естественном состоянии (Kiem et al. 2008; Västilä et al. 2010; Phi Hoang et al. al. 2016).

Аналогичным образом, исследования в Южной Азии обычно рассматривали реки как нерегулируемые, несмотря на многочисленные крупные плотины и ирригационные системы по всему региону.Нехватка доступных данных по всему региону, как отмечают Хопсон и Вебстер (2010), может объяснить, почему плотины часто упускаются из виду. Тем не менее, Mohammed et al. (2018) утверждал, что влияние регулирования было минимальным во время сезона наводнений в реке Ганг, поскольку большинство сооружений предназначены для использования в основном в сухой сезон, а не в качестве мер по смягчению последствий наводнений. Точно так же из-за большого количества плотин и незнания рабочих процедур исследования вдоль реки Янцзы также не учитывали воздействия многочисленных крупных плотин, построенных за последние 50 лет (Gu et al. 2014, 2018; Yu et al. 2018). Однако снова утверждалось, что из-за большого количества осадков в сезон дождей эти плотины мало влияют на сток основного русла (Birkinshaw et al. 2017; Gu et al. 2018). Напротив, во многих исследованиях в бассейне Нигера часто рассматривались эффекты крупных плотин, но не эффекты будущих запланированных плотин (Aich et al. 2014, 2016; Thompson et al. 2016, 2017). Однако это обычно включает рассмотрение только нескольких ключевых структур, которые достаточны для улавливания эффектов регулирования, по сравнению с многими сотнями или тысячами плотин, которые необходимо будет рассмотреть во всех бассейнах Янцзы или Ганга.

В некоторых литературных источниках обсуждались трудности в получении высококачественных данных наблюдений для настройки, калибровки и проверки модели. Получение подходящего разрешения в наборах данных для цифровых моделей рельефа, землепользования и батиметрии может быть сложной задачей в этих регионах, особенно для анализа небольших речных систем. В некоторых частях Африки, Азии и Америки часто отсутствуют климатические наблюдения с достаточно высоким пространственным и временным разрешением, чтобы их можно было эффективно использовать для гидрологического моделирования и коррекции смещения (Andersson et al. 2011). Это было наиболее очевидно в исследованиях, проведенных в Африке, где пространственный охват метеорологических и речных датчиков был особенно грубым. Таким образом, массив повторно проанализированных наборов климатических данных, таких как APHRODITE (Yatagai et al. 2012) и WATCH (Weedon et al. 2011), использовался в литературе для дополнения ограниченных данных наблюдений. Однако часто наблюдаются большие расхождения в значениях осадков между различными повторно проанализированными наборами данных, особенно в регионах с низкой измерительной плотностью, таких как большая часть Африки (Fekete et al. 2004).

Применение ошибочных наборов данных для калибровки модели и коррекции смещения может привести к смещению гидрологической модели, влияющей на оценки наводнений. Сети водомеров также ограничены в большей части тропиков и субтропиков, при этом исторические записи не имеют ни долговечности, ни стабильности аналогичных водомеров в Европе и Северной Америке. Таким образом, калибровка и проверка модели являются более сложными, а исторический анализ повторяемости паводков менее точен с ограниченными историческими записями о стоках.Отсутствие трансграничного сотрудничества в трансграничных водосборах и задержки между сбором данных и доступностью данных в некоторых странах еще больше ограничивают доступность данных (Artan et al. 2007). Очевидно, что необходимо улучшать доступность данных и постоянно улучшать повторно проанализированные наборы данных. Развитие технологии дистанционного зондирования может помочь улучшить доступ к качественным метеорологическим данным в удаленных и плохо измеряемых регионах, что будет полезно для разработчиков моделей.

В литературе было принято несколько методов для анализа речных наводнений, из которых наиболее часто применялся анализ повторяемости паводков, который использовался в 53% исследований. Это включало сравнения между историческими и будущими прогнозируемыми величинами паводков для определенных периодов повторяемости. Из исследований, в которых использовался анализ частоты наводнений, 90% использовали ряды годовых максимумов (AM), при этом годовые максимумы стока использовались для оценки паводков.В остальных литературных источниках использовался метод превышения порогового значения (POT), в котором анализировались все статистически независимые значения расхода, превышающие выбранный порог. Эта серия выгодна по сравнению с серией AM, поскольку позволяет анализировать большее количество точек данных и игнорирует лишние данные, которые в противном случае могли бы быть включены, что является решающим преимуществом в условиях сильно изменяющегося климата. В то время как серия AM преобладает в литературе, серия POT потенциально более подходит для оценки паводков, учитывая короткие временные рамки (обычно 20 или 30 лет) для анализа исторического и будущего климата.

Традиционный анализ частоты наводнений предполагает стационарность, в соответствии с которой предполагается, что распределение кривых частоты наводнений является неизменным для данного периода (Prudhomme et al. 2003). Однако из-за постоянно меняющихся климатических и гидравлических условий (например, из-за изменений в землепользовании, речной инфраструктуре и урбанизации) допущение о стационарности не всегда может быть разумным, особенно в случаях, когда большие антропогенные изменения происходят в водосборе во время рассматриваемые временные рамки (Strupczewski et al. 2001). Однако в некоторых исследованиях для оценки воздействия наводнений использовались методы нестационарной частоты наводнений, и это требует дополнительного внимания со стороны исследователей.

В других исследованиях сравнивались исторические и будущие среднегодовые паводки, высокие потоки и паводки, полученные на основе осадков или штормов за конкретный период повторяемости. Предполагалось, что изменения в высоких потоках указывают на изменения в затоплении и были использованы в 26% рассмотренных документов.Этот метод может быть выгодным по сравнению с анализом частоты наводнений, поскольку прогнозы высоких потоков более точны, чем прогнозы крупных паводков (Aich et al. 2016). Однако скорость изменения, прогнозируемая для больших потоков, может отличаться от скорости изменения для экстремальных потоков, и поэтому этот метод следует использовать только для указания изменений паводков.

Очевидно, существует широкий спектр возможных подходов к оценке воздействия изменения климата на экстремальные сбросы.Выбор GCM / RCM, метода уменьшения масштаба, коррекции смещения, гидрологической модели и метода анализа в совокупности влияет на результаты. Этот выбор может зависеть от ряда факторов, включая вычислительную мощность, бюджет, область исследования, доступность RCM, доступность данных, знакомство с моделью, а также топографическую и климатическую изменчивость в пространственной области. Выбор адекватных методов и техник, отвечающих их индивидуальным потребностям, и надлежащее обоснование своего выбора остается в значительной степени на усмотрение исследователя.

В литературе предсказывалось как увеличение, так и уменьшение экстремальных потоков. По всей Азии был достигнут консенсус в отношении увеличения наводнений в условиях изменения климата. В Южной Азии прогнозировалось усиление наводнений на юге Непала (Devkota & Gyawali 2015; Mishra & Herath 2015; Perera et al. 2015), Бангладеш (Mirza 2002; Mirza et al. 2003; Masood & Takeuchi 2016; Mohammed et al. 2018), различных водосборов в Индии (Jana et al. 2015; Mathison et al. 2015; Whitehead et al. 2018), Mahanadi (Gosain et al. 2006; Asokan & Dutta 2008; Джин и др. 2018b), Ганг (Уайтхед и др. 2015; Царучи и Байтаерт 2018) и реки Брахмапутра (Гейн и др. 2011, 2013; Датта и Гош 2012; Мохаммед и др. al. 2017a, 2017b; Philip et al. 2019).Противопоставляя некоторые из этих результатов, Gosain et al. (2011) предсказал незначительное уменьшение высоких потоков для рек Ганг, Брахмапутра, Кришна и Кавери, но увеличение для остальной части страны. Пичука и др. (2017) предсказал уменьшение количества небольших наводнений, но увеличение масштабов более крупных наводнений для реки Бхадра, в то время как Bothale & Katpatal (2017) сообщили о неопределенных изменениях для верховьев реки Вардха. Уменьшение паводков прогнозировалось для реки Вайнганга (Das & Umamahesh, 2017, 2018) и для двух небольших водосборов на юге Индии (Mudbhatkal et al. 2017).

В Юго-Восточной Азии прогнозировалось увеличение наводнений в Меконге (Кием и др. 2008 г .; Вестиля и др. 2010 г .; Лаури и др. 2012 г .; Фи Хоанг и др. 2016 г .; Эдангодаге Думинда Pradeep и др. 2017; Ван и др. 2017; Whitehead и др. 2019), Ян (Shrestha & Lohpaisankrit, 2017), Триан (Dong и др. 2018) и Ред-Ривер (Giuliani et al. 2016). Также прогнозировалось увеличение водосборов в Малайзии (Amin et al. 2017), на Филиппинах (Tolentino et al. 2016) и на реке Циливунг в Индонезии (Emam et al. 2016; Mishra et al. 2017). И наоборот, Budiyono et al. (2016) прогнозирует снижение риска наводнений для реки Циливунг с учетом только последствий изменения климата; однако прогнозировалось, что в сочетании с последствиями повышения уровня моря и изменений в землепользовании риск наводнений значительно возрастет.Muis et al. (2015) сообщил об увеличении силы наводнений на значительной части Индонезии с прогнозируемым сокращением для Явы. Для водосбора Ва-Зя-Ту-Бон во Вьетнаме Vo et al. (2016) предсказал рост паводков, в то время как Dang et al. (2017) сообщил о неопределенных изменениях. Аналогичным образом, для реки Чао в Таиланде сообщалось как об увеличении наводнения (Wichakul et al. 2015; Supharatid et al. 2016), так и о неопределенных изменениях (Hunukumbura & Tachikawa 2012; Kure & Tebakari 2012).Для реки Лампао в Таиланде прогнозируется снижение до годового максимума стока (Arunyanart et al. 2017).

Li et al. Согласно прогнозу (2016a), масштабы наводнений увеличатся в субтропическом Южном Китае к 2100 году, несмотря на прогнозируемое уменьшение годового количества осадков, которое было результатом прогнозируемого увеличения количества экстремальных осадков. Прогнозируется увеличение экстремального стока рек для Тайваня (Wei et al. 2016), нижнюю и среднюю часть реки Янцзы (Gu et al. 2014, 2018; Ju et al. 2014; Yu et al. 2018), пять речных бассейнов озера Поянху (Li et al. 2016b) и многочисленные более мелкие бассейны по всему Китаю (Xu et al. 2011; Lu et al. 2013; Qin & Lu 2014; Kai et al. 2016; Gao et al. 2018; Shen ). и др. 2018; Инь и др. 2018). На реке Бейцзян оба увеличили наводнения (Wu et al. 2014, 2015) и неопределенных изменениях (Liu et al. 2017). Неубедительные результаты были также получены для рек Ланьцзян (Zhang et al. 2014) и Цзиньхуа (Tian et al. 2013), хотя более поздние исследования показали, что для реки Ланьцзян величина наводнения, вероятно, увеличилась (Zhang et al. al. 2015) и уменьшение для реки Цзиньхуа (Tian et al. 2016). Увеличение паводков также широко прогнозировалось для реки Жемчужина на юге Китая (Liu et al. 2012, 2013; Юань и др. 2016). Лю и др. (2018) прогнозирует увеличение количества небольших наводнений в водосборе и уменьшение более крупных событий. В то время как Yuan et al. (2017) и Zhu et al. (2017) сообщили о неопределенных изменениях в реке Сицзян, главном притоке Жемчужной реки.

В дополнение к исследованиям, проведенным в водосборном, региональном и национальном масштабах, было проведено несколько глобальных исследований.Arora & Boer (2001) сообщили, что сокращение паводков на большей части тропического и субтропического мира вероятно, за исключением некоторых частей Индийского субконтинента и Бразилии. Voss et al. (2002) предсказал увеличение 10-летней силы наводнения для всех тропических и субтропических рек, за исключением реки Амазонки. Сходные результаты были получены Hirabayashi et al. (2008), который предсказал увеличение силы наводнений за 100 лет на большей части мира, с наиболее устойчивым увеличением в Центральной Африке и Южной Азии.Окадзаки и др. (2012) и Wiel et al. (2019) также сообщил о вероятном увеличении наводнений в большей части тропиков. Falloon & Betts (2006) обнаружили, что 8 из 10 рек, наиболее пострадавших от изменения климата, находятся в тропических или субтропических регионах, в то время как Alfieri et al. (2017) определил, что 15 из 20 наиболее пострадавших стран находятся в тропических или субтропических регионах. Тем не менее, большинство этих исследований основывали свои результаты на результатах одной GCM, не применяя никакого дополнительного масштабирования или коррекции смещения, и поэтому их результаты могут не отражать вероятные последствия изменения климата.

Большинство исследований предсказывают увеличение экстремальных потоков при изменении климата как в тропиках, так и в субтропиках. Процент исследований, прогнозирующих рост в разбивке по странам, представлен на Рисунке 7. Наиболее последовательные изменения наблюдались в Южной Азии, Юго-Восточной Азии и западной части Амазонки, при этом более 70% проанализированной литературы прогнозируют усиление наводнений в будущее.Результаты по субтропическому Китаю и США также были весьма согласованными: 67 и 70% литературы предсказывали будущее увеличение речных наводнений, соответственно. О смешанных результатах сообщалось по большей части Африки и большей части Южной Америки, вероятно, из-за небольшого подмножества литературы, рассмотренной в этих регионах, и невозможности сделать последовательные, значимые выводы.

Рисунок 7

Процент исследований (за исключением исследований, проведенных в глобальном масштабе), прогнозирующих усиление паводков рек по каждой стране в тропических и субтропических регионах.

Рисунок 7

Процент исследований (за исключением исследований, проведенных в глобальном масштабе), прогнозирующих усиление паводков рек по каждой стране в тропических и субтропических регионах.

Чтобы исследования, проводимые научным сообществом, были актуальны для инженеров и лиц, принимающих решения, важно, чтобы неопределенность оценивалась и уменьшалась (Andersson et al. 2011; Aich et al. 2014). Dankers et al. (2014) предлагает подходить к вопросу неопределенности с точки зрения управления рисками, при этом учитывается даже самый маловероятный исход, сопряженный с высоким риском. Поступая таким образом, можно спланировать и соответствующим образом смягчить весь спектр вероятных событий. Даже в этом случае исследовательские процессы, принятые в научной литературе, не всегда совместимы с правовыми и экономическими ограничениями, налагаемыми на лиц, принимающих решения (Madsen et al. 2014). Любые изменения, внесенные в проектные уровни паводков, вероятно, будут иметь широкий спектр экономических последствий. Изменения в конструкции и эксплуатации гидротехнических сооружений и ключевой инфраструктуры могут быть очень дорогостоящими, а изменения в картировании опасностей наводнений будут иметь последствия для страховых взносов, влияющих на владельцев собственности. Повышенное давление может быть оказано на поставщиков воды, поскольку плотинам, возможно, придется работать при более низком максимальном водохранилище, чтобы приспособиться к увеличению расхода, связанного с крупными наводнениями.

Более частые и более частые наводнения, вероятно, также усугубят процессы эрозии, поскольку перенос наносов непропорционально происходит во время экстремальных явлений (Romero et al. 2012; Gonzalez-Hidalgo et al. 2013; Boardman 2015). Это может привести к увеличению количества загрязнителей и наносов в реках, что повлияет на экосистемы, расположенные ниже по течению. Ускоренные процессы эрозии могут привести к осаждению русла, нестабильности и изменению маршрута реки, что может подорвать устойчивость мостов, дамб и другой инфраструктуры защиты от наводнений.Унос и отложение крупных отложений в речных руслах может работать на снижение емкости берегов, тем самым повышая уровни паводков при будущих событиях (например, Lane et al. 2007).

Дополнительные последствия повышения уровня моря и антропогенной деятельности (например, строительство гидротехнических сооружений, изменения в землепользовании и урбанизация) еще больше усложняют проблему. В некоторых случаях эти эффекты могут быть более выраженными, чем последствия изменения климата (например,g., Budiyono et al. 2016; Чжао и др. 2016). Сочетание этих изменений может быть особенно разрушительным для некоторых развивающихся стран тропиков и субтропиков. Бангладеш, например, может совместно пострадать от более интенсивных циклонов (штормовых нагонов), увеличения экстремального стока рек и повышения уровня моря, все из которых могут усугубить наводнения. Стратегии адаптации и планы действий в чрезвычайных ситуациях необходимы для уменьшения экономического ущерба и гибели людей в результате таких событий. Эти планы должны быть гибкими и надежными, чтобы учитывать диапазон вероятных сценариев и позволять вносить корректировки в будущем с учетом достижений в моделировании (Mathison et al. 2013). Такие планы может быть труднее реализовать в развивающихся странах тропиков / субтропиков, поскольку правительства по понятным причинам могут не отдавать им приоритет над более насущными проблемами.

Чтобы прогнозы стали более надежными, необходимо постоянно улучшать модели климата, особенно в моделирование процессов на поверхности суши (Okazaki et al. 2012). Увеличение доступности результатов субсуточных климатических моделей было бы полезным, особенно для исследований, проводимых на небольших водосборах с более сильными стоками (Kiem et al. 2008 г.). Поскольку широко признано, что наибольший источник неопределенности исходит от структуры GCM (Kay et al. 2009; Prudhomme & Davies 2009), будущие исследования должны с пользой расширить число климатических моделей в процессе ансамблевого моделирования. Результаты, основанные на ограниченном количестве сценариев, могут дать ложное представление о направлении изменений в условиях изменения климата. В будущих исследованиях рекомендуется избегать излишне упрощенных методов коррекции смещения для осадков, таких как подход изменения дельты, поскольку эти методы плохо подходят для моделирования экстремальных явлений.Скорее, рекомендуется метод квантильного картирования, поскольку он продемонстрировал большую надежность в улучшении прогнозов экстремальных явлений по сравнению с другими методами коррекции смещения (Dobler et al. 2012; Teutschbein & Seibert 2012). Многие исследования признали необходимость использования нескольких климатических моделей; однако в большинстве исследований используется одна гидрологическая модель и метод коррекции масштабирования / смещения. В идеале можно было бы использовать комплекс гидрологических моделей, методов уменьшения масштаба и коррекции смещения для лучшего учета неопределенности, но это трудоемкий процесс и не всегда может быть осуществимым.

В большей части проанализированной литературы предполагается, что физические характеристики водосбора остаются неизменными на протяжении всего исследования. Однако изменения в землепользовании, растительности и гидравлической структуре оказывают значительное влияние на характеристики стока. В будущих исследованиях эти изменения могут быть учтены путем разработки социально-экономических и экологических сценариев для конкретных участков. Во многих из этих случаев использование нестационарных методов анализа частоты наводнений может быть предпочтительнее традиционных стационарных подходов, поскольку они позволяют учитывать изменения в характеристиках водосбора.

Исследования, рассматриваемые в этом обзоре, были географически ограничены, с минимальными или отсутствующими исследованиями для больших частей Африки, Латинской Америки и Австралии. Необходимы дальнейшие исследования в этих регионах и в тропиках / субтропиках в целом. В большинстве литературных источников оценивается влияние изменения климата на крупные речные системы, и поэтому необходимы дополнительные исследования малых и средних водосборов в тропиках, поскольку механизмы наводнений в этих водосборах по своей сути различны.Также необходимы исследования, изучающие изменения, связанные с наводнениями в сильно урбанизированных водосборах в развивающихся регионах. Необходимо улучшить доступность и количество данных наблюдений по большей части тропиков. Ограниченные исторические записи в сетях водомеров в тропиках / субтропиках могут привести к неточным оценкам частоты наводнений, поскольку они не охватывают весь диапазон событий. Улучшения в режимах мониторинга необходимы для улучшения моделирования и нашего понимания степени естественной изменчивости (Kundzewicz et al. 2008 г.). Как правило, существует ограниченное количество доступных динамически уменьшенных прогнозов изменения климата для этих регионов по сравнению с прогнозами в Европе (Andersson et al. 2011; Phi Hoang et al. 2016), и поэтому больше результатов RCM должно быть доступно на протяжении всего периода. тропики и субтропики.

.