Экстремальные волны тепла (ВТ), определяемые здесь как периоды, когда суточная максимальная температура превышает 98-й процентиль в течение трёх или более последовательных дней, представляют собой значительную угрозу для общественного здоровья. Риск экстремальной жары особенно актуален для городских жителей из-за эффекта городского острова тепла (ГОТ) и его синергетического взаимодействия с ВТ в некоторых городах. Предыдущие исследования взаимодействия между ГОТ и ВТ были сосредоточены на одном городе или регионе, и сообщалось как о положительных, так и об отрицательных взаимодействиях. Глобальные закономерности взаимодействия между ГОТ и ВТ в различных климатических условиях, а также лежащие в их основе механизмы остаются неясными. Авторы моделируют глобальную интенсивность городского острова тепла с 1985 по 2013 гг. с использованием модели Community Land Model (CLM). Проводя глобальный анализ взаимодействия между ГОТ и ВТ, они диагностировали их пространственные и суточные закономерности в различных регионах и климатических зонах. С целью выявления и объяснения ключевых факторов взаимодействия между эффектом городского острова тепла и волнами тепла были использованы модели машинного обучения (CatBoost) и структура SHapley Additive exPlanations (SHAP) для количественной оценки вклада локального энергетического потока, климатического фона и характеристик поверхности земли. Взаимодействие ГОТ-ВТ количественно оценивается как разница между индексом городского острова тепла в дни с волнами тепла и в периоды без волн тепла. Было обнаружено, что взаимодействие ГОТ-ВТ, достигающее пика в 6:00 по местному солнечному времени, более сильное ночью, чем днём. Авторы определили чистое длинноволновое излучение как сильный индикатор взаимодействия, в то время как влажность выступает в качестве ключевого фактора, наряду с вкладом потока явного тепла и скорости ветра. Однако влияние этих факторов варьируется в разных климатических зонах Кёппена-Гейгера. Это исследование предоставляет новые данные о сложном взаимодействии между ГОТ и волнами тепла, что имеет значение для стратегий адаптации городов к изменению климата в условиях глобального потепления. Подход, основанный на машинном обучении, предлагает новый метод для определения того, как пространственная изменчивость взаимодействия волн тепла в условиях городского острова тепла связана с конкретными биофизическими переменными.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-026-37372-7

Изменение климата приводит к смещению ареалов видов. Выживание популяций требует, чтобы виды перемещались с достаточной скоростью с целью адаптироваться к климату. Однако оценка скорости изменения климата требует предположения о его направлении. Это можно сделать с помощью двух альтернативных методов: градиентных методов и недавно предложенного метода итеративной сходимости Монте-Карло (MATCH). В этой работе авторы исследуют, как темпы смещения ареалов североамериканских птиц и морских видов соответствуют скорости изменения климата (в направлении широты, долготы и высоты/глубины), рассчитанной с использованием любого из этих методов. Эти скорости оцениваются относительно центроида наблюдаемого ареала распространения каждого рассматриваемого вида на основе данных Рождественского учёта птиц Одюбона (Audubon Christmas Bird Count)* и глобальных морских данных NOAA. Было обнаружено, что метод MATCH лучше описывает наблюдаемые смещения ареалов видов по широте и высоте/глубине, вдвое превосходя результаты градиентного метода. Разработка надёжного метода оценки скорости изменения видов может помочь в планировании искусственной миграции.

^{* Ежегодное мероприятие по подсчёту птиц в Западном полушарии, которое проводится волонтёрами и организовано Национальным обществом Одюбона}. 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-025-32377-0

Распределение лесных пожаров на Земле изменится по мере изменения климата, землепользования и растительности. Авторы использовали глобальные эмпирические модели выгоревшей площади, размера и интенсивности пожаров, чтобы исследовать будущие прогнозы лесных пожаров при потеплении примерно на 1,5 и 3-4 °C с учётом умеренных будущих социально-экономических условий. Даже при потеплении примерно на 1,5 °C они обнаружили изменение характера лесных пожаров к концу XXI века: уменьшение числа пожаров в тропических регионах, обусловленное изменениями в человеческой деятельности, но более крупные и интенсивные пожары в внетропических регионах, вызванные изменениями климата и концентрации CO₂. При слабых мерах по смягчению последствий изменения климата выгоревшие площади значительно увеличиваются во всех типах растительности, перекрывая нынешнее глобальное сокращение. Эти результаты показывают, что даже при амбициозных мерах по смягчению последствий изменения климата нынешняя политика подавления пожаров потерпит неудачу в большей части мира, а сценарии смягчения последствий, основанные на расширении лесных площадей, будут нереалистичными, если они не будут разработаны с учётом рисков лесных пожаров.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-68176-4

Посадка, поддержание и восстановление лесов входят в комплекс стратегий, используемых для смягчения изменений климата посредством хранения углерода. Однако леса также могут способствовать адаптации к изменению климата, охлаждая местную окружающую среду, изменяя гидрологию и улучшая здоровье и благополучие человека. Рик и др. (Reek et al.) обобщили данные и результаты исследований о влиянии лесов на температуру и гидрологию и обсудили, как эти эффекты варьируются в зависимости от экологического контекста, что имеет значение для управления лесами и планирования адаптации к изменению климата.

Леса регулируют глобальный и локальный климат таким образом, что это влияет на благополучие человека. В этом обзоре авторы обсуждают зависящие от масштаба механизмы, посредством которых леса регулируют климат, подчёркивая их вклад в глобальное смягчение изменений климата и локальную адаптацию. На локальном уровне леса, как правило, смягчают температурные колебания, охлаждая в тёплых условиях и согревая в холодных. В регионах, где естественным образом поддерживается густой лесной покров, деревья способствуют глобальному охлаждению в основном за счёт поглощения углерода, с некоторой компенсацией за счёт потепления, связанного с альбедо. Усиливая перехват осадков, испарение и образование облаков, леса также влияют на гидрологический цикл, снижая риск наводнений во влажных регионах, но часто уменьшая доступность воды ниже по течению, особенно в более засушливых климатических условиях. В совокупности эти взаимодействующие процессы показывают, что наибольшая польза для климата достигается там, где леса являются естественной средой обитания, что подчёркивает их важность как для адаптации к изменению климата, так и для его смягчения.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads4361

Ледяной щит Гренландии пережил большое усиление летнего поверхностного таяния, при этом экстремальные события стали более частыми, масштабными и суровыми. Несмотря на его важность для глобального повышения уровня моря, механизмы, вызывающие эти экстремальные явления, остаются недостаточно изученными. Авторы анализируют экстремальные события таяния за период 1950–2023 гг., используя аналоговую модель в сочетании с региональной климатической моделью, чтобы разграничить термодинамические и динамические факторы. Термодинамические процессы усиливают образование талой воды на 25% по сравнению с 1950–1975 гг., если учитывать события, связанные с циркуляцией, и развивают это увеличение до 63%, при этом наиболее сильное увеличение наблюдается в северной Гренландии. Семь из десяти наиболее экстремальных событий произошли после 2000 года, при этом аномалии талой воды достигали трёхкратного превышения их синоптического среднего значения. Рекордные события, такие как в августе 2012 года, июле 2019 года и июле 2021 года, не имеют динамических прецедентов. Прогнозы на будущее в условиях сценариев с высокими выбросами (SSP5-8.5, CMIP6) предполагают, что экстремальные аномалии талой воды могут увеличиться до +372% к 2100 году, что подчёркивает глубокое влияние изменения климата на экстремальные явления таяния Гренландского ледяного щита.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-026-69543-5

Тепловой стресс в городах в условиях изменения климата вызывает всё большую обеспокоенность, поскольку в большинстве городов температура уже выше, чем в окружающей их сельской местности, что повышает их уязвимость к потеплению и затрагивает значительную часть населения планеты. Хотя глобальные климатические модели необходимы для прогнозирования будущих изменений температуры, их относительно крупный масштаб ограничивает их способность учитывать тенденции в небольших городах. Чтобы восполнить этот пробел, были воссозданы прогнозируемые изменения температуры поверхности в городах среднего размера и сравнены с окружающими регионами, что позволило выявить области, где темпы потепления в городах выше, чем в сельской местности. Представленный анализ показывает, что прогнозы с низким разрешением, вероятно, недооценивают будущее потепление в большинстве из городов, что подчёркивает необходимость более глубокого изучения.

Города часто теплее, чем окружающая их сельская местность, из-за явления, известного как городской тепловой остров, на которое могут влиять различные факторы, такие как региональный климат и типы поверхности земли. В условиях изменения климата города сталкиваются не только с проблемой повышения температуры в окружающей их сельской местности, но и с проблемой потенциальных изменений своих островов тепла. Однако даже высокоточные глобальные модели земной системы с «городскими участками» могут корректно отображать только крупнейшие городские районы или мегаполисы. В данной работе авторы устраняют эти ограничения, применяя статистическую модель обучения на основе процессов к результатам модели земной системы для прогнозирования изменений температуры поверхности земли для 104 городов среднего размера с населением от 300 тысяч до одного миллиона жителей в субтропиках и тропиках. В условиях глобального потепления на 2 °C прогнозируется, что среднегодовая температура поверхности земли в 81% этих городов будет расти быстрее, чем в окружающей местности. В 16% этих городов, в основном в Индии и Китае, прогнозируется дополнительное увеличение средней температуры поверхности земли на 50-112% по сравнению с прогнозами модели земной системы для окружающей местности. Представленные результаты подчёркивают важность изучения конкретных последствий изменения климата для воздействия тепла на городскую среду.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2502873123

В условиях меняющихся экологических тенденций многие элементы земной системы могут быть готовы к критическим переходам или «критическим изменениям». Надёжное прогнозирование этих критических изменений имеет решающее значение для принятия политических решений. Многие из существующих методов обнаружения критических точек основаны на потере устойчивости или «критическом замедлении» системы по мере приближения к критической точке. Однако эти методы подвержены ложным срабатываниям; обнаруженное замедление может быть артефактом нестационарного шума, не связанного с поведением, приводящим к критической точке. Здесь авторы исследуют эффективность ранних предупреждающих сигналов, основанных на неравновесной термодинамической структуре. Метод обнаружения без использования модели основан на повышенной внутренней необратимости во времени из-за нарушения детального равновесия, предшествующего началу критического изменения или нестабильности. Авторы демонстрируют, что эти системы раннего предупреждения эффективны для обнаружения критических точек и устойчивы к ложным срабатываниям, вызванным нестационарным шумом, используя идеализированные модели двух ключевых элементов земной системы, подверженных критическим изменениям: Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции и потери арктического морского льда.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-03165-5

В статье описывается открытый набор данных, включающий метеорологические данные, собранные с четырёх станций на уровне улиц, и микромасштабные тепловые изображения, полученные с помощью инфракрасной тепловизионной камеры во время экстремальной жары в конце августа 2024 года в Питтсбурге, США. Метеорологические данные включают температуру воздуха, относительную влажность, скорость и направление ветра, а также количество осадков, измеренные на высоте 2 метров над землей. По микромасштабным тепловым изображениям можно оценить температуру застроенных поверхностей в пределах уличного каньона на территории университетского кампуса, включая дорогу, тротуары и фасады зданий. Другие факторы, способствующие или смягчающие перегрев городов, такие как выбросы отработанного тепла, транспорт и растительность, также могут быть проанализированы с помощью микромасштабных тепловых изображений. Метеорологические данные и микромасштабные тепловые изображения находятся в открытом доступе в репозитории 4TU.ResearchData под лицензией CC BY 4.0. Для извлечения и обработки данных, в частности микромасштабных тепловых изображений, была разработана библиотека на языке Python, которая доступна для публичного использования через установщик пакетов PIP.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-026-06763-w

Рассмотрение сложных метеорологических процессов с высоким пространственным разрешением требует значительных вычислительных ресурсов. Для ускорения метеорологических расчётов исследователи использовали нейронные сети для даунскейлинга метеорологических переменных, полученных из расчётов с низким разрешением. Несмотря на значительные достижения, современные передовые алгоритмы даунскейлинга адаптированы к конкретным переменным. Обработка метеорологических переменных изолированно приводит к игнорированию их взаимосвязи, что ведёт к неполному пониманию динамики атмосферы. Кроме того, трудоёмкие процессы сбора и обработки данных, а также вычислительные ресурсы, необходимые для даунскейлинга отдельных переменных, являются существенными препятствиями. Учитывая ограниченную универсальность существующих моделей для различных метеорологических переменных и их неспособность учитывать взаимосвязи между переменными, в данной статье предлагается унифицированный подход к даунскейлингу с использованием метаобучения, архитектура которого основана на модели Enhanced Deep Super-Resolution (EDSR). Предложенная структура поддерживает даунскейлинг для различных переменных и наборов данных xsclimate. Модель демонстрирует высокую расширяемость за счёт обобщения на 18 переменных, ранее не встречавшихся в процессе обучения, из CFS, S2S (CMA) и CMIP6 (CMCC-ESM2), таких как среднее давление на уровне моря, температура на уровне 850 гПа и компоненты U- и V-ветра на уровне 500 гПа, что знаменует собой шаг к универсальному решению для масштабирования. Экспериментальные данные показывают, что предложенная модель превосходит лучшие из существующих методов, таких как EDSR и ClimateSD, как в количественной, так и в качественной оценке.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-025-08036-5

По мере развития глобального потепления сокращение площади арктического морского льда усиливается и распространяется на центральную Арктику. Это существенно влияет на чувствительность арктического морского льда к изменению климата и представляет серьёзную угрозу для экологической среды и человеческого общества. Преобладающий научный консенсус гласит, что в сокращении площади арктического морского льда доминируют термодинамические процессы. Однако, основываясь на данных о протяжённости морского льда за 34 года (1989–2022 гг.) и методе эмпирических ортогональных функций, данное исследование показывает, что третий (центрально равномерный режим, Centrally Uniform Mode (CUM)) и четвёртый (режим, подобный волновому шлейфу, Wave Train–like Mode (WTM)) доминирующие режимы событий с экстремально низкой протяжённостью морского льда в центральной Арктике характеризуются сопоставимым вкладом термодинамических и динамических процессов. При использовании диагностического метода баланса морского льда для количественной оценки термодинамический (динамический) вклад составляет 49% (51%) в CUM и 58% (42%) в WTM. С механистической точки зрения, как CUM, так и WTM возникают в результате комбинированного воздействия адвекции температуры в средних широтах и ​​движения морского льда. Важную роль также играют обратные связи, обусловленные водяным паром и облаками. Аномалия атмосферной циркуляции, связанная с CUM, является частью циркумглобальной удалённой связи. На WTM в основном влияет смещённый полярный вихрь, отражающий регулирующее воздействие конкуренции между поясом высокого давления в средних широтах и ​​полярным вихрем за изменения морского льда в центральной Арктике. Выяснение механизмов, посредством которых вышеупомянутые термодинамические и динамические процессы регулируют изменения морского льда в центральной Арктике, значительно расширяет понимание изменения климата.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-026-08052-z