Почему пустыни бывают холодными: пять механизмов засушливости

Пустыню часто представляют как раскалённое пространство с песчаными дюнами. Но жара и песок не определяют её климатический смысл: пустынные области могут быть каменистыми, покрытыми снегом и очень холодными. Главный признак здесь — нехватка влаги по отношению к потребностям испарения и живых организмов. Понять, почему возникает такая нехватка, помогает сравнение пустынь, расположенных в разных частях планеты.

Пустыня — это прежде всего дефицит влаги

Количество осадков само по себе не полностью описывает засушливость. Важны также температура, солнечная энергия, ветер и влажность воздуха: они влияют на то, насколько быстро вода испаряется с почвы и поверхности водоёмов. Поэтому климатологи сопоставляют осадки с потенциальной эвапотранспирацией — оценкой возможного испарения и расхода воды растительностью при достаточном её запасе.

Для такого сравнения используют индекс аридности: отношение осадков к потенциальной эвапотранспирации. Чем меньше индекс, тем сильнее климатический дефицит влаги. В классификации, применяемой Программой ООН по окружающей среде, выделяют несколько градаций засушливых земель, однако границы зависят от принятой методики. Поэтому слово «пустыня» в бытовом, географическом и климатическом описании не всегда обозначает одну и ту же строго очерченную категорию.

Засушливость также не означает, что дождей не бывает вовсе. Осадки могут выпадать редко, быть сосредоточенными в отдельные сезоны или приходить короткими ливнями. Если вода быстро стекает по твёрдой поверхности, испаряется или уходит в почву глубже, чем доступно корням растений, её запас для экосистемы остаётся небольшим.

Пять причин, по которым территория становится засушливой

1. Нисходящий воздух в субтропиках

Многие жаркие пустыни лежат в субтропическом поясе, примерно по обе стороны от экватора. В глобальной циркуляции часть воздуха, поднявшегося в тропиках, постепенно опускается в этих широтах. Опускаясь, воздух сжимается и нагревается, а относительная влажность обычно снижается; облакам и устойчивым дождям формироваться труднее. Этот механизм связан с ячейкой Хэдли и помогает объяснить распространение засушливых областей, в том числе Сахары.

Однако широтное положение не объясняет особенности каждого места. В пределах одного пояса на количество дождей влияют расстояние до моря, высота рельефа, сезонные ветры и океанические течения. Поэтому субтропический механизм — важная часть картины, но не единственная причина появления пустыни.

2. Холодные океанические течения и туманы

У западных берегов некоторых материков холодные течения охлаждают нижние слои воздуха над океаном. Возникают условия для температурной инверсии: более холодный воздух оказывается у поверхности, а выше располагается более тёплый слой. Такая устойчивость атмосферы затрудняет развитие высоких дождевых облаков, хотя у побережья могут появляться низкие облака и туманы.

Намиб на юго-западе Африки связан с влиянием холодного Бенгельского течения. Туман там способен приносить влагу, и некоторые организмы используют её как дополнительный источник воды. Но туман не равнозначен обильному дождю: он обычно не промачивает большие глубины почвы и не отменяет общего дефицита осадков. Это наглядный пример того, почему при описании пустыни нужно учитывать не только наличие влаги, но и её форму и доступность.

3. Горы, которые задерживают влажный воздух

Когда влажные воздушные массы поднимаются по склону, воздух охлаждается, и часть влаги выпадает на наветренной стороне. За горным хребтом воздух опускается уже более сухим. Так формируется «дождевая тень» — область с меньшим количеством осадков по сравнению с наветренными районами.

Этот механизм участвует в формировании засушливости во внутренних районах Азии и в отдельных частях Южной Америки. Для пустыни Атакама важны сразу несколько факторов: влияние холодного Тихого океана, общая циркуляция атмосферы и барьер Анд, ограничивающий поступление влаги с востока. Сводить её исключительную сухость к одной причине было бы упрощением.

4. Удалённость от океана

Влага, которую переносят воздушные массы с океана, по пути вглубь материка может постепенно выпадать в виде осадков. Чем дальше территория от источников влаги и чем сильнее её отделяют горы, тем меньше шансов на регулярное увлажнение. Континентальность часто сочетается с большими перепадами температуры между сезонами и между днём и ночью.

Внутренние районы Азии, включая части области Гоби, нельзя объяснить только удалённостью от моря: здесь имеют значение рельеф и общая циркуляция. Этот пример показывает, что географические причины обычно действуют совместно. Карта осадков помогает увидеть результат, но для объяснения нужны также карты рельефа, ветров и температур.

5. Низкие температуры в полярных областях

Антарктида — холодная пустыня не вопреки снегу, а в климатическом смысле: во многих её внутренних районах осадков выпадает мало. Холодный воздух способен удерживать меньше водяного пара, а удалённость от открытого океана и особенности циркуляции ограничивают поступление влаги. Снег, который накапливается за длительное время, может сохраняться, хотя новые осадки поступают медленно.

Здесь особенно ясно, почему понятия «пустыня» и «жара» не совпадают. Пустынность описывает водный режим, а температура — другое свойство климата. Поэтому существуют и жаркие пустыни, и холодные пустыни, а некоторые засушливые области имеют заметные сезонные колебания температуры.

Чем отличаются примеры пустынь

Ни один из перечисленных механизмов не работает изолированно. Таблица показывает преобладающие объяснения для нескольких известных областей, а не исчерпывающий перечень причин их климата.

Как климатические причины связаны с жизнью и почвами

Растения и животные пустынь не просто «переносят жару»: они приспособлены к недостатку доступной воды, а в холодных пустынях — ещё и к низкой температуре. У растений встречаются разные стратегии: запасать влагу, уменьшать её потерю или проходить короткий жизненный цикл после редких дождей. Набор видов зависит от местного климата, почвы и сезонности осадков, поэтому пустынные экосистемы не однообразны.

Короткий сильный ливень может вызвать быстрый сток по сухому руслу, которое большую часть года остаётся без воды. Такое русло называют временным водотоком; в разных регионах для него используют разные местные названия. Даже редкий дождь способен резко изменить условия на короткое время, но это не означает, что территория стала влажной или что её водный дефицит исчез.

Сухость сама по себе не превращает всякую пустынную почву в песок. Поверхность может состоять из камня, гравия, глины, солевых корок или тонкого слоя почвы; дюны занимают лишь часть пустынных пространств. К тому же удаление растительности и разрушение почвенной корки могут повысить уязвимость поверхности к ветровой эрозии. Поэтому образ «пустыня равно песчаное море» плохо описывает разнообразие реальных ландшафтов.

Пустыня и опустынивание — не одно и то же

Опустынивание обычно означает деградацию земель в засушливых и других уязвимых сухих районах. Оно может быть связано с сочетанием климатических колебаний и человеческой деятельности: например, с потерей растительного покрова, эрозией или неустойчивым использованием почв и воды. Термин не означает, что любая такая территория буквально превращается в песчаную пустыню.

Важно отличать долгосрочную климатическую засушливость от временной засухи. Засуха — это период необычно малого количества осадков или дефицита воды для конкретного региона и сезона; он может возникать и там, где климат в целом не пустынный. В свою очередь, изменение климата способно менять температуру, испарительный спрос и режим осадков, но последствия неодинаковы для разных регионов. Нельзя без данных утверждать, что все пустыни одновременно расширяются или что каждая засушливая территория движется к одному сценарию.

Как разобраться в описании конкретной пустыни

Для первичного анализа полезно задавать несколько вопросов, а не искать одну универсальную причину:

• Сколько осадков выпадает и насколько они меняются по сезонам?
• Каковы температура и потенциальное испарение: насколько быстро вода теряется из среды?
• Есть ли рядом холодное или тёплое океаническое течение, горный барьер или большой материковый массив?
• В какой форме приходит влага — дождём, снегом, туманом — и доступна ли она растениям и почвам?
• Речь идёт о постоянной климатической засушливости, кратковременной засухе или деградации земель?

Такой разбор не заменяет климатические наблюдения, но помогает не путать внешне похожие территории. Две пустыни могут получать мало дождей по совершенно разным причинам, а один и тот же фактор — например, горный рельеф — может действовать неодинаково в зависимости от направления ветров и расположения региона.

Частые вопросы

Обязательно ли в пустыне очень жарко?

Нет. Пустыню определяют по дефициту влаги, а не по высокой температуре. Антарктические внутренние районы служат примером холодной пустыни.

Может ли туман поддерживать жизнь в пустыне?

Да, в отдельных прибрежных районах туман может быть доступным источником влаги для организмов. Но он не обязательно заменяет дождевые осадки и не делает климат в целом влажным.

Все ли пустыни состоят из песка?

Нет. Пустынные поверхности бывают каменистыми, глинистыми, солончаковыми и покрытыми редкой растительностью. Песчаные дюны — лишь один из возможных элементов пустынного ландшафта.

Означает ли опустынивание, что пустыня расширяется?

Не обязательно. Опустынивание — это деградация земель в уязвимых сухих районах; процесс не всегда ведёт к формированию песчаной пустыни. Чтобы говорить об изменениях конкретной территории, нужны наблюдения за климатом, почвами, водой и землепользованием.

Источники для проверки

• Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC), Шестой оценочный доклад, рабочая группа I: физическая наука о климате, 2021.
• Программа ООН по окружающей среде (UNEP), «Всемирный атлас опустынивания», третье издание, 2018.
• Конвенция ООН по борьбе с опустыниванием (UNCCD), материалы о засушливых землях и опустынивании.