В данном исследовании авторы разработали совместную модель на основе четырёхмерной вариационной ассимиляции данных (4DVAR) с использованием глубокого обучения (deep learning, DL) для оценки суточных концентраций оксида углерода CO в Восточной Азии. Прямая модель построена на архитектуре U-Net, а её сопряжённая версия сформулирована путём явного вычисления градиентов функции стоимости относительно начального условия с использованием алгоритма обратного распространения ошибки. Совместная модель на основе DL (adjoint model, ADM) была сначала проверена с помощью сопряжённого теста — теста градиента конечных разностей. Идеализированные эксперименты с использованием синтетических приращений CO в одной точке сетки над Корейским полуостровом показали, что сопряжённая чувствительность распространяется горизонтально и вертикально в область выше по течению вдоль климатологических потоков с диффузионными особенностями. Кроме того, идеализированные эксперименты 4DVAR с использованием наблюдений за содержанием CO на месте над Кореей и Японией в 2020–2022 гг. продемонстрировали существенное снижение погрешности на Корейском полуострове, в Японии и на северо-востоке Китая. Это подтверждает, что основанный на глубоком обучении алгоритм ADM демонстрирует физически обоснованное распространение информации наблюдений во времени и пространстве, предлагая многообещающую и эффективную альтернативу динамическим сопряжённым модельным подходам, ограниченным высокими вычислительными затратами.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-026-01410-y

Прогнозирование погоды играет жизненно важную роль в современном обществе, от сельского хозяйства и логистики до прогнозирования выработки возобновляемой энергии и подготовки к экстремальным погодным явлениям. Модели прогнозирования погоды на основе глубокого обучения, созданные с использованием целевой функции прогнозирования следующего состояния на основе данных ERA5, показали большие успехи по сравнению с численными глобальными моделями циркуляции. Здесь предлагается методология использования детерминированных моделей погоды при разработке вероятностных моделей погоды, что приводит к повышению производительности и снижению вычислительных затрат. Авторы разработали вероятностную модель погоды, основанную на сопоставлении потоков, современном варианте диффузионных моделей, которая обучена проецировать детерминированные прогнозы погоды на распределение погодных состояний ERA5. Предложенная модель ArchesWeatherGen превосходит IFS ENS и NeuralGCM по всем основным переменным WeatherBench (за исключением геопотенциала NeuralGCM). Эта работа также направлена ​​на демократизацию использования генеративных моделей машинного обучения в исследованиях прогнозирования погоды.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx2372

2024 год стал самым жарким за всю историю наблюдений, сопровождавшимся экстремальными осадками, засухами и пожарами. Глобальная скорость роста концентрации CO₂ в атмосфере в 2024 году достигла исторического максимума в 3,73 млн-1 в год, значительно превысив предыдущий рекорд, установленный во время явления Эль-Ниньо 2015/16 годов. В данном исследовании авторы изучают причины и основные механизмы этого рекордно высокого темпа роста, комбинируя данные спутниковых атмосферных инверсий и оценки валовой первичной продуктивности и выбросов от пожаров. Было обнаружено, что рекордно высокий темп роста концентрации CO₂ обусловлен значительным сокращением поглощения CO₂ наземными экосистемами. Это в основном связано с резким увеличением общего дыхания экосистем, которое произошло преимущественно в травянистых и кустарниковых зарослях из-за сочетания жарких и влажных климатических условий в 2024 году. Учитывая прогнозируемое увеличение частоты и интенсивности сочетаний экстремальных ливневых и жарких периодов в условиях потепления, изменения в дыхании экосистем станут более резкими и вызовут положительную обратную связь с изменением климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-026-72189-y

До недавнего времени Исландия была единственной арктической страной без комаров. Это было редким исключением в регионе, где каждое лето комары появляются в огромном количестве, доставляя неприятности как диким животным, так и людям. Теперь это отличие исчезло. Обнаружение комаров к северу от Рейкьявика в 2025 году отражает уже происходящий экологический сдвиг. По мере потепления Арктики и расширения человеческой деятельности в регионе виды перемещаются новыми путями и в новых масштабах. Комары в Исландии — это не просто курьёз или будущая неприятность. Это предупреждение о том, что в Арктике отсутствует система мониторинга членистоногих и прогнозирования биологических рисков до того, как они обострятся.

Членистоногие, к которым относятся комары, пауки и другие насекомые, являются самой биоразнообразной группой животных в Арктике. Эти мелкие, часто незаметные организмы играют ключевую роль в экосистемах. Они опыляют растения, перерабатывают питательные вещества, регулируют численность популяций посредством паразитизма и поддерживают пищевые цепи, связывающие растения, диких животных и людей по всему региону. Их популяции, распространение и структуры активности формируются условиями окружающей среды, что делает их чувствительными индикаторами экологических изменений и, всё чаще, движущими силами этих изменений. Тем не менее, членистоногие редко подвергаются систематическому мониторингу, что составляет существенный пробел в понимании того, как меняются наземные экосистемы Арктики.

Этот разрыв увеличивается по мере ускорения темпов изменений. Арктика нагревается в четыре раза быстрее, чем в среднем по миру. Снег тает раньше, лето становится длиннее, а такие нарушения, как лесные пожары, происходят всё чаще. Эти изменения перестраивают условия, определяющие жизнь членистоногих, и их последствия уже видны как в естественных, так и в управляемых системах. Например, рост и выживание птенцов арктических береговых птиц уязвимы из-за несоответствия между доступными членистоногими — изменение климата приводит к тому, что вылупление и доступность пищи выходят из равновесия. Северные олени и их одомашненные собратья испытывают повышенный паразитизм и преследования со стороны кусающих насекомых. Это давление снижает выпас и увеличивает расход энергии, что имеет последствия для состояния организма и репродуктивной функции. Периодически вспышки численности насекомых-фитофагов, связанные с изменением климата, приводят к обильному выпадению листьев на больших участках тундры в районах, используемых оленеводами. Подобные существенные изменения растительности могут повлиять на круговорот питательных веществ, отражение солнечного света от поверхности земли и температуру почвы таким образом, что это ускорит таяние многолетней мерзлоты, это приведёт к дестабилизации грунта и вызовет выброс парниковых газов и потенциально опасных микроорганизмов.

В то же время Арктика становится всё более взаимосвязанной. Судоходство, туризм, военная деятельность и инфраструктура расширяются по всему региону, создавая новые пути для проникновения новых видов. Обнаружение комаров в Исландии — один из примеров, но вряд ли последний. Изменения в видовом составе были задокументированы в ходе отдельных исследований или региональных мониторинговых мероприятий. Однако без скоординированных наблюдений невозможно узнать полный масштаб изменений, где они происходят и какие сообщества и средства к существованию подвергаются наибольшему риску. Каждый сезон без такого мониторинга — это упущенная возможность. В случаях появления новых переносчиков заболеваний задержка влечёт за собой издержки, которые накапливаются со временем.

Для преодоления этого разрыва необходимы согласованные международные действия. Арктике необходима устойчивая система наблюдения для отслеживания изменений, вызванных членистоногими, которые наиболее важны для людей и экосистем. На фоне растущей геополитической напряжённости в Арктике мониторинг биоразнообразия предоставляет возможность для научной дипломатии, где общие биологические риски создают веские причины для сотрудничества без границ. Важные элементы для этих усилий уже созданы. Эксперты из числа коренных народов и члены общин уже давно наблюдают эти изменения непосредственно. Их знания не являются дополнительными; они станут основой для любых усилий по мониторингу, которые должны быть одновременно научно обоснованными и актуальными для местных условий. Также важным будет вклад Арктического совета по сохранению арктической флоры и фауны, который в рамках своей Программы мониторинга циркумполярного биоразнообразия признал членистоногих важнейшими компонентами арктических экосистем и разработал рекомендации по мониторингу. Однако по-прежнему отсутствует международная координация и приверженность, необходимые для преобразования этих рекомендаций в оперативную общеарктическую систему для отслеживания этих важных индикаторов экосистемы.

Появление новых исландских комаров напоминает о том, что арктические членистоногие, хоть и малы, играют огромную роль в экологической жизни. Их появление сигнализирует о более широкой волне биологических изменений, которые одновременно очевидны, но, вероятно, ещё не замечены. Вопрос не в том, произойдёт ли следующий сюрприз, а в том, удастся ли его обнаружить, интерпретировать и принять меры до того, как окно возможностей закроется.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeh9505

Климатические модели демонстрируют значительные расхождения в своих прогнозах на будущее в районе Атлантики, главным образом из-за неопределённости в судьбе Атлантической меридиональной термохалинной циркуляции (АМТЦ). Климатические модели предполагают снижение силы АМТЦ на 32 ± 37% к 2100 году (вероятность 90%, сценарий Shared Socioeconomic Pathways 2-4.5, фаза 6 проекта Coupled Model Intercomparison Project). Для уточнения этой оценки и уменьшения её неопределённости авторы использовали четыре различных метода, основанных на наблюдениях. Лучший из них, обеспечивающий наименьшую ошибку исключения одного элемента, интегрирует большой набор наблюдаемых переменных с использованием линейной регрессии с гребневой регуляризацией — метод, необычный в климатологии. Он даёт оценку замедления АМТЦ в 51 ± 8% (вероятность 90%), т.е. ослабление примерно на 60% сильнее, чем предполагалось средним значением по результатам нескольких моделей. Это уточнение в основном является результатом корректировки погрешности в оценке поверхностной солёности Южной Атлантики, что согласуется с недавними исследованиями, подчёркивающими её роль вблизи точки перелома в АМТЦ. Это более существенное ослабление АМТЦ имеет ключевые последствия для будущих стратегий адаптации.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx4298

Наводнения представляют собой растущую угрозу глобальной продовольственной безопасности в условиях потепления климата, однако сохраняется критический пробел в количественной оценке сельскохозяйственных потерь, вызванных наводнениями, что препятствует разработке эффективных мер адаптации к потенциальным продовольственным кризисам. В данной работе авторы представляют методологическую основу для прогнозирования потерь урожая от наводнений, используя алгоритм стресса от наводнений для уточнения моделирования урожайности на базе существующих моделей сельскохозяйственных культур. Этот подход гарантирует, что смоделированное снижение урожайности кукурузы, сои и пшеницы соответствует наблюдениям в Соединённых Штатах и ​​демонстрирует высокую степень соответствия между оценёнными и зарегистрированными потерями урожая, вызванными наводнениями, как в Соединённых Штатах, так и во всём мире. Будущие потери, вызванные наводнениями, которые были существенно недооценены первоначальными моделями, по прогнозам, будут сопоставимы или даже превысят потери, обусловленные засухой, во многих регионах и будут демонстрировать отчётливые пространственные и временные закономерности. Снижение выбросов парниковых газов помогает уменьшить эти риски. Предложенная методология обеспечивает надёжную основу для оценки уязвимости сельского хозяйства к последствиям наводнений и для руководства стратегиями по обеспечению продовольственной безопасности в условиях изменения климата.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aed2754

Термокарстовые болота и пруды образуются после оттаивания в комплексах торфяников с многолетней мерзлотой и могут высвобождать в атмосферу большие, но плохо изученные количества углерода из многолетней мерзлоты. Однако масштабы глубокого разложения торфа и связанные с этим выбросы углекислого газа и метана остаются неопределёнными. В данном исследовании авторы сравнили потенциал разложения и образования парниковых газов на 12 участках термокарстовых болот и прудов в четырёх местах с аналогичными прошлыми экологическими условиями в северной Фенноскандии и исследовали факторы деградации. Используя аэробные и анаэробные инкубации, элементный анализ и количественную оценку доступности энергии, они показали, что глубинное разложение торфа ограничено в термокарстовых болотах и ​​прудах. Хотя термокарстовые пруды оказывают сильное влияние на региональный углеродный баланс, образование парниковых газов было схожим в болотах и ​​прудах, а разложение термодинамически подавлено на глубине в обеих экосистемах. Эти результаты позволяют предположить, что высвобождение старого углерода из глубоких торфяников аналогично ограничено в термокарстовых ландшафтах, где торфяные отложения имеют схожую экологическую историю.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-026-03467-2

Действия по адаптации к изменению климата должны приносить пользу, а не вред. Однако усилия по адаптации могут иметь обратный эффект, повышая уязвимость к изменению климата — явление, известное как неэффективная адаптация. В этом эссе авторы утверждают, что диалоги о неэффективной адаптации — инклюзивные и целенаправленные беседы о негативных последствиях и неудачах адаптационных действий, особенно среди специалистов по адаптации, — предлагают уникальные преимущества для развития практики адаптации к изменению климата. При целенаправленном подходе диалог может способствовать общему пониманию, обучению и инклюзивным адаптационным процессам, помогая предотвращать и реагировать на неудачные попытки адаптации к изменению климата. Кроме того, интегрируя беседы о неэффективной адаптации в цикл адаптации, можно повысить эффективность адаптационных усилий, что приведёт к созданию более инновационных и устойчивых организаций, занимающихся адаптацией.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-026-04174-9

Выбросы от наземного транспорта, авиации и судоходства вносят существенный вклад в изменение климата. Помимо CO₂, эти выбросы включают короткоживущие соединения, которые влияют на качество воздуха, но также имеют климатическое значение. Авторы использовали глобальную химико-климатическую модель, чтобы показать, что климатические последствия этих выбросов, не связанных с CO₂, существенны для всех секторов транспорта как сейчас, так и в будущем. В целом, воздействие, не связанное с CO₂, приводит к похолоданию, которое компенсирует вызванное транспортом воздействие на климат от CO₂ примерно на 80% в настоящее время и от 25 до 60% в различных сценариях на 2050 год. Компромисс между загрязняющими веществами в воздухе и глобальным потеплением значительно снижается в будущем сценарии с низкими антропогенными выбросами, где даже небольшие остаточные количества соединений, не связанных с CO₂, вызывают значительное похолодание, поскольку они выбрасываются в очень чистую атмосферу. Выводы авторов подчёркивают необходимость учёта воздействия, не связанного с CO₂, при оценке стратегий защиты климата для транспортного сектора.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-026-01383-y

Океанические субмезомасштабные течения доминируют в вертикальном обмене теплом, биологическими питательными веществами и углеродом между мелководьем и глубинным океаном и оказывают сильное влияние на латеральное распространение биогеохимических трассеров и загрязняющих веществ. Однако наблюдение за этими интенсивными на поверхности течениями долгое время оставалось сложной задачей из-за их малых масштабов и быстрой эволюции. Здесь представлена Geostationary Ocean Flow (GOFLOW), система глубокого обучения, использующая непрерывные последовательности тепловых изображений геостационарных спутников для получения почасовых полей скорости на поверхности с высоким разрешением, которые отражают субмезомасштабную циркуляцию. Этот подход не предполагает упрощённых динамических балансов и по своей природе фильтрует шум внутренних волн, что ограничивает возможности современной спутниковой альтиметрии. Применяя GOFLOW к Гольфстриму, авторы предоставляют статистику спутниковых измерений субмезомасштабных течений, выявляя характерные асимметрии в завихрённости и дивергенции, ранее задокументированные только в моделях циркуляции высокого разрешения. Возможность регулярно составлять карты энергетически активных субмезомасштабных течений океана предоставляет принципиально новый источник данных для совершенствования прогнозирования состояния земной системы, снижения уровня загрязнения океана, мониторинга морских экосистем и уменьшения неопределёности климатических моделей.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-026-01943-0