Динамика распределения углерода в деревьях влияет на накопление углерода в лесных экосистемах и концентрацию углекислого газа в атмосфере Земли. Используя данные о потоках углерода и фенологии ксилемы 84 хвойных лесов Северного полушария, авторы количественно оценили фенологию источников углерода (фотосинтез) и стоков (рост ствола) вдоль температурного градиента от −4,4 до 18,2 °C среднегодовой температуры. Начало роста ствола ускоряется на 2,3 дня на каждый градус Цельсия с повышением температуры, что в два раза медленнее, чем фотосинтез. Более тёплые участки аккумулируют меньше холода, чем более холодные, поэтому деревьям требуется больше тепла для реактивации. Окончание фотосинтеза и формирования древесины задерживается на 2,0 дня на каждый градус Цельсия. В целом, в наиболее тёплых местах период фотосинтеза удлиняется на месяц по сравнению с вегетационным периодом. Потепление климата, как правило, усиливает несоответствие между фенологией источников и стоков углерода, что может повлиять на секвестрацию углерода в хвойных лесах.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-025-02474-z

 

Новые данные демонстрируют устойчивость гигантов тропических лесов, хотя учёные предупреждают, что недостаток питательных веществ и повышение температуры могут положить конец этой тенденции.

Глядя на высокие деревья в старовозрастных лесных массивах Амазонии, можно подумать, что эти древние существа достигли своего максимального размера и ширины.

Новое исследование показывает, что это не так: даже самые большие и старые амазонские деревья всё ещё поглощают углекислый газ (CO₂) и продолжают расти, пусть и медленно.

Под руководством Адрианы Эскивель-Мюэльберт (Adriane Esquivel-Muelbert), эколога из Кембриджского университета, исследователи проанализировали результаты измерений параметров деревьев за три десятилетия на 188 участках первичных лесов, расположенных в девяти странах Амазонии. Каждый участок площадью около одного гектара, что примерно соответствует размеру городского квартала, измерялся группами с помощью рулеток и блокнотов, часто в суровых условиях.

Участки были выбраны из Сети инвентаризации лесов Амазонии (RAINFOR), которая, по словам Эскивель-Мюэльберт, стала одним из важнейших проектов мониторинга в области тропической экологии. Период наблюдения варьировался с 1971 по 2015 гг.

«Мы уже знали, что Амазония служит поглотителем углерода, — сказала она. — Но мы хотели понять, что происходит внутри леса — какие виды деревьев меняются и как».

Исследование, опубликованное в журнале Nature Plants, показало, что средний размер деревьев увеличивался на 3,3% за десятилетие за последние 30 лет. Крупнокройные деревья, стволы которых шире 40 сантиметров, росли ещё быстрее в диаметре. Более мелкие деревья, находящиеся в тени более крупных, также росли, в то время как размер деревьев среднего размера оставался относительно стабильным.

Постоянство в бассейне Амазонки свидетельствует о том, что увеличивающееся количество CO₂ в атмосфере является фактором, способствующим росту деревьев. «Углерод — это дополнительный ресурс», — пояснила Эскивель-Мюэльберт. «При том же количестве света растение может фотосинтезировать эффективнее, когда доступно больше CO₂».

Другими словами, по мере того, как человечество выбрасывает больше углерода в атмосферу, амазонские деревья, по-видимому, используют часть его для роста. Исследователи интерпретировали эту закономерность как сочетание двух эффектов: реакции «победитель получает всё», при которой самые высокие деревья получают ещё больше преимуществ, и реакции, связанной с ограничением выгоды от углерода, при которой более низким, затенённым деревьям легче выживать в условиях низкой освещённости. Оба эффекта могут проявляться одновременно, что приводит к увеличению биомассы в обеих группах на крайних значениях шкалы размеров.

Исследование также не обнаружило признаков более быстрого отмирания крупных деревьев, что противоречит более ранним гипотезам о том, что гиганты с кронами деревьев станут первыми жертвами жары и засухи. Устойчивость этих древних деревьев, возраст некоторых из которых исчисляется столетиями, важна, поскольку они поглощают непропорционально большую долю углерода леса.

«На 1% самых крупных деревьев приходится около половины всего углерода, хранимого и поглощаемого лесом», — сказала Эскивель-Мюэльберт. Их потеря означала бы значительную потерю буферной способности Амазонии против изменения климата.

Не совсем хорошие новости

Результаты могут показаться хорошими новостями, но «это не означает, что углекислый газ полезен для леса», — сказала Эскивель-Муэльберт. «Мы наблюдаем устойчивость, а не облегчение».

Углекислый газ, возможно, способствует росту старых деревьев, но его последствия для глобального климата полностью сводят на нет то, что на первый взгляд может показаться преимуществом или благом, подчеркнула она.

По мнению Томаса Домингеса (Tomás Domingues) лесного эколога из Университета Сан-Паулу в Рибейран-Прету, новые результаты предоставляют ценное реальное подтверждение того, что давно предполагалось экспериментальными моделями. «Исследование показывает, что сообщество в целом набирает биомассу, предположительно из-за более высокого уровня CO₂», — сказал он. «Это полностью согласуется с тем, что мы тестируем в рамках проекта AmazonFACE».

AmazonFACE — масштабный эксперимент под открытым небом недалеко от Манауса в бразильском штате Амазонас — подвергает участки леса воздействию повышенных концентраций атмосферного углерода для моделирования будущих условий. Одна из главных целей проекта — выяснить, как долго может длиться эффект углеродного удобрения, прежде чем лес столкнётся с другим ограничением: нехваткой таких питательных веществ, как фосфор, кальций, магний и калий.

«Эффект CO₂ недолговечен», — пояснил Домингес. «Деревья могут преобразовывать дополнительный углерод в рост только при наличии достаточного количества питательных веществ. В Амазонии все — деревья, микробы, грибы, насекомые — конкурируют за одни и те же скудные ресурсы». Он добавил, что при ограничении питательных веществ рост может остановиться или даже пойти вспять, независимо от поступления CO₂.

Всё ещё держится

Новые данные подчёркивают, насколько сложной может быть реакция Амазонии на антропогенные изменения. Хотя до сих пор дополнительный углерод служил стимулом для роста, климатические стрессоры, особенно жара, засуха и ураганы, также усиливаются.

Предыдущие исследования показали, что общая способность Амазонии хранить углерод начинает ослабевать. Изменения в видовом составе, повторяющиеся засухи и распространение деградации вдоль южной и восточной окраин бассейна уже ослабляют части системы. «Лес всё ещё сопротивляется, — сказала Эскивель-Мюэльберт, — но это не значит, что он будет сопротивляться вечно».

Домингес отметил, что 30 лет наблюдений, хотя и впечатляют для полевых работ в тропиках, всё же охватывают лишь короткий отрезок экологического времени. «Для леса 30 лет — это ничто», — сказал он. «Эти деревья живут веками. Нам необходимо продолжать наблюдать».

Несмотря на неопределённость, оба исследователя ясно заявляют: защита зрелых, нетронутых лесов имеет решающее значение для борьбы с изменением климата. Лесовосстановление не восполнит способность старых деревьев накапливать углерод. «Эти леса устойчивы, но их невозможно восстановить», — сказала Эскивель-Мюэльберт. «Если мы их потеряем, они не восстановятся при нашей жизни».

Главная мысль исследования, добавила Эскивель-Мюэльберт, заключается не в том, что Амазония процветает в условиях изменения климата. Она в том, что лес всё ещё держится, по крайней мере, пока.

 

Ссылка: https://eos.org/articles/as-co2-levels-rise-old-amazon-trees-are-getting-bigger

 

Пространственно-временные закономерности экстремальных климатических явлений широко исследуются, однако два вопроса остаются недостаточно изученными: происходят ли такие события регулярно и как закономерности меняются при глобальном потеплении? Авторы исследуют эти вопросы, анализируя периоды доминирования в данных о неурожаях, волнах тепла и лесных пожарах. В данной работе показано, что в доиндустриальных условиях периоды доминирования возникают на 28% пахотных земель, подверженных неурожаям, и на 10% территорий, пострадавших от лесных пожаров, что, вероятно, связано с климатическими колебаниями, такими как Эль-Ниньо/Южное колебание, в то время как волны тепла возникают нерегулярно. Число периодов доминирования увеличивается на 2–13% при переходе от доиндустриальной эпохи к антропоцену. В антропоцене частота экстремальных явлений смещается в сторону монотонного роста, заменяя прежние естественные закономерности. Линейные прогнозы с отклонением от тренда показывают дополнительный обусловленный изменением климата сдвиг в сторону более коротких периодов доминирования. Эти изменения в регулярности имеют решающее значение для планирования адаптации, и этот метод предлагает дополнительный подход к изучению экстремальных событий.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-65600-7

 

Ассимиляция данных «онлайн» используется для создания набора данных реанализа с сезонным разрешением за последнее тысячелетие путём объединения прогнозов, полученных с помощью связанной линейной обратной модели «океан–атмосфера–морской лёд», с климатическими косвенными данными. Инструментальная верификация показывает, что эта реконструкция достигает наивысшей точности корреляции при использовании меньшего количества косвенных данных для реконструкции температуры поверхности по сравнению с другими продуктами палеоассимиляции данных, особенно в бореальную зиму, когда косвенных данных мало. Реконструированные переменные океана и морского льда также имеют высокую корреляцию с инструментальными и спутниковыми данными. Верификация с использованием независимых косвенных данных показывает, что точность реконструкции была устойчивой на протяжении всего последнего тысячелетия. Анализ результатов свидетельствует, что метод эффективно фиксирует сезонную эволюцию и амплитуду событий Эль-Ниньо, сезонные температурные тренды, согласующиеся с орбитальным воздействием за последнее тысячелетие, и полярно усиленное похолодание при переходе от средневековой климатической аномалии к малому ледниковому периоду.

 

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/38/23/JCLI-D-25-0048.1.xml

 

За последние несколько десятилетий доля солнечной радиации, отражаемой обратно в космос, снизилась, что ускорило накопление тепла в земной системе. В данной работе показано, что отражательная способность морских облаков снижалась в среднем на 2,8 ± 1,2% за десятилетие в объединённых регионах Северной Атлантики и северо-восточной части Тихого океана в период с 2003 по 2022 гг. Большинство проанализированных авторами моделей земной системы воспроизводили значительно более слабое снижение отражательной способности облаков и потепление морской поверхности в этих регионах, чем наблюдалось. В отличие от этого, представленные расчёты с использованием усовершенствованной модели «аэрозоль-климат» воспроизводят пространственную протяжённость и величину наблюдаемого снижения отражательной способности облаков. Было показано, что снижение концентрации диоксида серы и других предшественников аэрозолей объясняло 69% (диапазон 55–85%) снижения отражательной способности облаков за счёт взаимодействия аэрозолей с облаками, что согласуется с наблюдаемыми тенденциями в аэрозолях и облаках. Это повышает вероятность дальнейшего снижения отражательной способности облаков и связанного с этим потепления в указанных регионах, учитывая, что, согласно прогнозам, сокращение выбросов сохранится в течение следующих нескольких десятилетий. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы оценить целесообразность пересмотра краткосрочных климатических сценариев с учётом слабого снижения отражательной способности облаков в моделях земной системы.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-65127-x

 

Мезомасштабное горизонтальное перемешивание (МГП) повсеместно распространено в океанах, влияя на перенос тепла и углерода, цветение фитопланктона и распространение личинок рыб. Современное поколение моделей земной системы не обладает достаточным разрешением для корректного анализа мелкомасштабных явлений, связанных с МГП, таких как океанические мезомасштабные вихри, что оставляет практически неясным, как МГП изменится под воздействием парникового эффекта. В данной работе авторы определяют, как удвоение и учетверение концентрации CO₂ изменит статистику МГП на поверхности в расчётах модели земной системы с разрешением океана 1/10 градуса. МГП анализируется с использованием конечномерной экспоненты Ляпунова – диагностического лагранжева показателя, измеряющего расстояние между близкими траекториями. Прогнозируемое увеличение МГП ожидается в Северном Ледовитом океане и прибрежных районах Антарктиды, что связано с усилением среднего по времени течения океана и турбулентности, которые в основном обусловлены сокращением площади морского льда. Усиление горизонтального перемешивания в полярных океанах может иметь существенные, хотя и неопределённые последствия для переноса трассеров, снабжения питательными веществами и экосистем в условиях более высокого содержания CO₂.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-025-02471-2

 

Глубина снежного покрова (ГСП) предоставляет информацию о пространственном распределении снежного покрова, что критически важно для оценки водных ресурсов и глобального изменения климата. В настоящее время ГСП можно получить с помощью пассивных микроволновых радиометров, моделей реанализа и натурных наблюдений. Однако данные ГСП, полученные различными методами, характеризуются низкой полнотой и согласованностью, что затрудняет их использование в соответствующих научных исследованиях. В данном исследовании авторы разработали метод слияния ГСП на основе алгоритма случайного леса (random forest, RF) и использовали его для построения пространственного распределения ГСП на территории Китая с 2014 по 2018 гг. Этот метод позволяет объединять информацию из различных источников ГСП (наземных, спутниковых и данных реанализа) для улучшения представления его пространственно-временного распределения. В качестве входных данных для построения модели были использованы пять продуктов ГСП (WESTDC, ERA-Interim, CMC, GLDAS-NOAH и MERRA2). Кроме того, модель слияния была построена с учётом вспомогательной информации (например, типов земельного покрова, доли лесного покрова, географической информации, неоднородности земельного покрова, шероховатости поверхности и класса снежного покрова). Авторы подробно оценили погрешность объединённых данных ГСП (RF-ГСП) и пяти продуктов ГСП по сравнению с натурными наблюдениями при различных типах земельного покрова, доле лесного покрова, неоднородности земельного покрова, шероховатости поверхности и классификации снежного покрова. Результаты показали, что данные RF-ГСП повысили точность оценок ГСП по Китаю и увеличили эффективность Клинга-Гупты с 0,21 до 0,64, затем до 0,73 и с более низким среднеквадратическим отклонением (5,1 см) по сравнению с пятью исходными наборами данных ГСП. Этот метод может быть эффективен для интеграции преимуществ каждого источника данных ГСП, повышения точности оценки ГСП и снижения несогласованности между наборами данных ГСП из нескольких источников.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-025-22347-x

 

Вызванные антропогенным потеплением климата жара, засухи, сложные экстремальные события, связанные с жарой и засухой, и их разрушительное воздействие на глобальную продуктивность растительности вызвали всеобщую обеспокоенность, в то время как пространственно-изменчивая реакция валовой первичной продукции (ВПП) на эти экстремальные явления в условиях потепления по-прежнему остаётся неопределённой. Используя данные ВПП на сетке, результаты проекта CMIP6 и функции Копулы, авторы оценивают вероятностные реакции экстремальных отрицательных аномалий ВПП для различных типов растительности в зависимости от региона на разную интенсивность засухи, жары и сложных событий засухи и жары при различных уровнях потепления, то есть 2, 3, 4 °C. Были обнаружены каскадное воздействие наложенной засухи на вероятность глобальных экстремальных отрицательных аномалий ВПП, но различающиеся по регионам эффекты. Между тем, отмечается усиленное воздействие сложных явлений засухи и жары на растительность в низкоширотных регионах по сравнению с воздействием только засухи. Учитывая повышенные уровни потепления от 2 °C до 4 °C, можно ожидать, что вероятность усреднённых по всему миру экстремальных отрицательных аномалий ВПП увеличится на 0,54%, 0,82% и 1,12% в условиях засухи, жары и сложных событий засухи-жары соответственно. В частности, продолжительное потепление климата может оказать более сильное негативное воздействие на вечнозелёные широколиственные леса, саванны и луга. Также выявлены типичные регионы, уязвимые к засухе, жаре и сложным событиям засуха-жара при различных уровнях потепления, такие как центральная часть Северной Америки, центральная Африка, центральная Европа, северо-западная Азия, Восточная Азия, Юго-Восточная Азия и юго-западная и юго-восточная Австралия. Эти результаты подчёркивают регионально различное воздействие засухи, жары и сложных событий засуха-жара на ВПП при различных уровнях потепления.

 

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-025-04052-w

 

Размер и механизм контроля потоков углерода в Южном океане остаются крайне неопределёнными из-за скудности зимних наблюдений. В данной работе авторы интегрируют измерения, полученные с помощью спутникового лидара (LIDAR), с машинным обучением для оценки потоков CO₂ между атмосферой и океаном в период с 2007 по 2020 гг. Они выявили, что в предыдущих исследованиях дегазация CO₂ к югу от 50° ю.ш. была недооценена на величину до 40%. В то время как Южный океан в средних широтах (от 30° до 50° ю.ш.) усиливает свою способность поглощать углерод, в высокоширотном регионе (от 50° до 90° ю.ш.) наблюдается чередование поглощения и дегазации, обусловленное южной кольцевой модой. Разность парциального давления CO₂ между атмосферой и океаном (Δ$p$CO₂) всё больше доминирует над изменчивостью потоков по сравнению со скоростью переноса, обусловленной ветром. Авторы предлагают схему, включающую три широтные петли с различными уровнями контроля $p$CO₂: (i) Антарктический (солёность/морской лёд), (ii) полярный фронт (атмосферный CO₂/хлорофилл) и (iii) субполярный (температура поверхности моря/CO₂). Полученные результаты подчёркивают важную роль зимних процессов и требуют круглогодичных наблюдений для понимания влияния на глобальный углеродный цикл Южного океана.

 

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea0024

 

Представлен новый комплексный подход к выбору оптимальных комбинаций глобальных климатических моделей (ГКМ) и общих социально-экономических траекторий (ОСТ) для оценки воздействия изменения климата на водную среду. Метод, предлагаемый в данном исследовании, учитывает всеобъемлющие пространственные и временные диапазоны климатических прогнозов, уделяя особое внимание изменчивости и экстремальности изменения климата во всех доступных регионах и временных масштабах. Этот подход использует энтропийный и частотный анализы для интеграции нескольких климатических индексов, связанных с осадками и температурой воздуха, в единую метрику, отражающую уникальные характеристики изменчивости и экстремальности каждого сценария. В данном исследовании было проанализировано 35 комбинаций ГКМ-ОСТ, что позволило сделать следующие основные выводы. Хотя изменчивость и экстремальность климатических сценариев имели тенденцию к увеличению в сценариях экстремального глобального потепления, эта тенденция не всегда была последовательной. Представленные результаты свидетельствуют о необходимости расширения общего понимания ГКМ и ОСТ. Подходящие комбинации ГКМ-ОСТ были отобраны путём ранжирования уникальных характеристик с использованием алгоритма Кацавунидиса-Ко-Чжана, что позволило охватить весь спектр комбинаций ГКМ-ОСТ при минимальном числе комбинаций. Хотя основными параметрами были осадки и температура воздуха, метод можно расширить, включив другие погодные переменные, такие как скорость ветра и солнечная радиация. Результаты показывают, что этот комплексный подход эффективно представляет широкий спектр климатических сценариев, обеспечивая всестороннее понимание прогнозируемого климата в различных регионах и временных масштабах. Преобразуя многомерные данные в одномерные, этот подход упрощает интерпретацию, способствуя более эффективному выявлению комбинаций ГКМ-ОСТ, подходящих для различных стратегий адаптации к изменению климата.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-025-24707-z