Множество факторов стресса, связанных с климатом, влияют на океан, включая потепление, закисление, деоксигенацию и колебания солёности, оказывая глубокое воздействие на циклы земной системы, морские экосистемы и благополучие человека. Тем не менее, глобальная перспектива совокупного воздействия этих изменений на состояние океана как на поверхности, так и под поверхностью остаётся неясной. В данной работе, применяя методологию времени возникновения к наблюдаемым физическим и биогеохимическим переменным, которые в совокупности называются комплексными факторами воздействия на климат, авторы показывают, что отдельные и комплексные изменения состояния океана стали всё более заметными в глобальном масштабе за последние 60 лет. В частности, наблюдения показывают одновременное возникновение комплексных факторов воздействия на климат в регионах, охватывающих субтропическую и тропическую Атлантику, субтропическую часть Тихого океана, Аравийское и Средиземное моря. Авторы подчёркивают обширную подверженность различных слоёв океана комплексному возникновению, характеризующемуся значительной интенсивностью, продолжительностью и масштабом. Эти результаты предоставляют комплексную структуру и перспективу для иллюстрации уязвимости океана к всеобъемлющим и взаимосвязанным изменениям в условиях потепления климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-025-02484-x

В горных регионах наблюдаются быстрые изменения окружающей среды в условиях антропогенного потепления. Темпы этих изменений часто стратифицированы по высоте, что приводит к изменению климата, зависящему от высоты над уровнем моря. В данном обзоре авторы рассматривают свидетельства систематического изменения высотных профилей температуры воздуха и осадков (включая снег). В глобальном масштабе различия между тенденциями изменения температуры, осадков и снегопадов в горах и низинах составляют 0,21 °C в течение столетия (усиление потепления в горах), –11,5 мм в течение столетия (усиление высыхания в горах) и –25,6 мм в течение столетия (усиление таяния снега в горах) соответственно за период с 1980 по 2020 гг., на основе усреднения имеющихся наборов данных на сетке. Региональный анализ иногда показывает противоположные тенденции. Это изменение климата, зависящее от высоты над уровнем моря, в первую очередь обусловлено изменениями альбедо поверхности, удельной влажности и концентраций атмосферных аэрозолей. На протяжении всего XXI века большинство моделей предсказывают продолжение усиленного потепления в горных регионах (на уровне 0,13 °C в течение столетия), но изменения в количестве осадков менее определённы. Накладываясь на эти глобальные тенденции, закономерности изменения климата в горных регионах могут существенно различаться. Характер изменения климата в Скалистых горах и на Тибетском нагорье более соответствует среднему мировому значению, чем в других регионах. Наблюдения в горах in situ смещены в сторону низких высот, а понимание изменения климата в горных регионах - в сторону средних широт. Для понимания воздействия изменения климата в горных регионах на экологические и гидрологические системы срочно необходимы усилия по устранению этой неравномерности распределения данных и повышению пространственного и временного разрешения моделей горных процессов.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-025-00740-4

Высокоточные наборы данных об индексах засух необходимы для мониторинга и оценки засух. Несмотря на многочисленные глобальные/региональные наборы данных об индексах засух, наборы данных об составных индексах засух, всесторонне учитывающих метеорологические, сельскохозяйственные и гидрологические факторы, по-прежнему крайне ограничены, что затрудняет сбор сложной динамики засух и комплексную оценку рисков. Для устранения этого пробела в данном исследовании был создан глобальный набор данных о засухах с разрешением 0,1° (1980–2019 гг.) на основе недавно разработанной концепции многомерного составного индекса засух (Multivariate Composite Drought Index, MCDI), который учитывает временной лаг и кумулятивные эффекты засухи и может эффективно характеризовать комплексные характеристики засух. Набор данных содержит MCDI и четыре его составляющих индекса (стандартизированный индекс осадков и фактической эвапотранспирации (Standardized Precipitation Actual Evapotranspiration Index, SPAEI), стандартизированный индекс влажности почвы (Standardized Soil Moisture Index, SSI), стандартизированный индекс стока (Standardized Runoff Index, SRI), индекс дефицита водных ресурсов (Water Storage Deficit Index, WSDI)) в месячном масштабе. Результаты проверки показали, что они хорошо отражают эволюцию засухи и процесс реагирования экосистем, особенно индекс MCDI. В целом, набор данных компенсирует дефицит данных комплексного индекса засухи и обеспечит информационную поддержку для глобального мониторинга засух и адаптивного управления ими в условиях изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-06320-x

Фрагменты голубого льда возрастом до 6 миллионов лет — самые древние из когда-либо найденных — дают ключ к пониманию циклов потепления на Земле. Исследователи используют эти древние данные для уточнения моделей будущего климата.

Представить себе Землю миллионы лет назад – её ландшафты, атмосферу, температуру – непросто.

Однако в Антарктиде редкие образования, известные как области голубого льда, могут дать уникальную возможность заглянуть в то далёкое прошлое. Эти области, составляющие всего 1% континента, образуются там, где сильные ветры смывают поверхностный снег. Не все области голубого льда содержат очень старый лёд, но иногда медленное движение ледяного щита сохраняет древние слои.

Регион Аллан-Хиллз, расположенный на краю Восточно-Антарктического ледникового щита, является одним из таких районов голубого льда. Здесь исследователи обнаружили лёд возрастом до 6 миллионов лет – самый древний из когда-либо найденных.

Исследование льда, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, показало, что некоторые его участки образовались в периоды гораздо более тёплые, чем сегодня, – когда уровень моря был выше, а редколесья и луга покрывали большую часть планеты.

Ледяные керны Аллан-Хиллз не являются сплошными. Самый древний непрерывный ледяной керн, также извлечённый в Антарктиде, может иметь возраст около 1,2 миллиона лет. Учёные сравнивают непрерывные ледяные керны с видео: непрерывная, последовательная история. Образцы же голубого льда, подобные тем, что были взяты из Аллан-Хиллз, с другой стороны, представляют собой разрозненные фрагменты или разрозненные снимки, запечатлевшие события, выходящие за рамки видеозаписи.

«Преимущество Аллан-Хиллз заключается в том, насколько далеко в прошлое простираются эти снимки», — сказала Сара Шеклтон (Sarah Shackleton) из Океанографического института Вудс-Хоул и ведущий автор исследования. «Моделирование показывает, что самый древний возможный непрерывный ледяной керн в Антарктиде может иметь возраст не более 1,5 миллиона лет. Для изучения более ранних периодов нам нужны альтернативные образцы».

Проект Аллан-Хиллз является частью Центра исследования древнейшего льда (COLDEX), целью которого является обнаружение древнейших ледниковых отложений для лучшего понимания истории климата Земли.

Замороженный архив далёкого времени

Команда под руководством Шеклтон и Джона Хиггинса (John Higgins) из Принстонского университета пробурила скважину глубиной 200 метров, чтобы обнаружить эти фрагменты льда, которые удерживают «древние осадки — и, что более важно, древний воздух», — пояснил Хиггинс. Исследователи измеряли изотопы газов (например, аргона-40), чтобы оценить возраст льда, и изотопы воды (например, кислорода-18 и дейтерия), чтобы реконструировать климат прошлого.

Согласно исследованию, Антарктида охладилась примерно на 12°C за последние 6 миллионов лет, задокументировав долгосрочный переход от относительно мягкого миоцена к относительно ледяному миру, который мы знаем сегодня.

Эти данные имеют решающее значение, поскольку, хотя планета выдерживала гораздо более высокие температуры, многие её обитатели – нет: хотя последний межледниковый период был теплее, планета редко была такой тёплой, как сегодня. Прошлое – ценный источник для определения потенциальных сценариев потепления.

«Это фрагменты большей головоломки», – сказала Лидия Ферри (Lidia Ferri), гляциолог проекта PARANTAR, исследовательского проекта, реализуемого в Университете Овьедо (Испания) для изучения Южных Шетландских островов в Антарктиде. «Мы можем установить циклы и определить переломные моменты. Исчезновение льда запускает другие факторы, такие как изменения в динамике атмосферы и океанических течениях. Это глубоко взаимосвязанная система».

Прогнозы будущего климата

Главный вопрос, поднятый в ходе нового исследования, заключается в том, почему климат прошлого был таким тёплым: было ли это связано с более высокой концентрацией парниковых газов в атмосфере или же сыграли роль другие факторы? Изучая остатки атмосферы, заключённые в голубом льду, исследователи надеются уточнить модели, используемые для прогнозирования будущего Земли.

«Мы используем прошлый климат планеты как способ проверки моделей, которые мы разрабатываем для прогнозирования будущего», — пояснила Шеклтон.

Ферри согласилась, отметив ценность сбора данных за разные периоды времени. «Современные модели становятся точнее, поскольку данные более разнообразны», — сказала она. «Повышение температуры, прогнозируемое на следующие 50 лет, отличается от её повышения 10 000 лет назад, и древние данные помогают дополнить эти модели».

Группа планирует вернуться в Аллан-Хиллз, хотя полевые работы в Антарктике, как известно, сложны. «Мы находимся в удалённом полевом лагере без постоянных сооружений», — сказал Хиггинс. «Там невероятно ветрено и совершенно изолировано».

Ссылка: https://eos.org/articles/new-lessons-from-old-ice-how-we-understand-past-and-future-heating

Модель с такой же высокой детализацией, как для краткосрочных прогнозов погоды, достигает новой точности.

Несмотря на всю свою полезность для прогнозирования глобального потепления, климатические модели, как правило, рисуют будущее широкими мазками, как художники-импрессионисты. Это обусловлено необходимостью: для моделирования сотен лет за разумное количество компьютерного времени модели делят атмосферу на эквиваленты крупных пикселей, размером 100 километров, прежде чем решать уравнения гидродинамики для каждого из них. Однако эта грубость приводит к неточности прогнозов, особенно когда речь идёт о неоднородных явлениях, таких как волны тепла и ливни, которые сильно зависят от того, что происходит в более мелком масштабе.

Новый проект высокоточного моделирования MESACLIP, реализуемый в течение последних пяти лет с большими вычислительными затратами, позволяет более точно сфокусироваться на будущем Земли, моделируя перемешивание атмосферы и океана на уровне детализации, сопоставимом с масштабом прогнозов погоды. Проект выявляет повышенные риски для таких регионов, как побережье Мексиканского залива и прибрежная Калифорния, где экстремальные осадки могут происходить гораздо чаще, чем традиционно прогнозируется. Тенденции, опубликованные сегодня в журнале Nature Geoscience, демонстрируют преимущества моделей высокого разрешения, которые лучше отражают изменения ветрового режима, приводящие к ливням.

«Сейчас становится ясно, что [традиционные] модели не отражают истинных последствий изменения климата», — говорит Даг Смит (Doug Smith), климатолог из Метеорологического бюро Великобритании, который предупреждает, что пробелы в прогнозировании ветрового режима могут привести к неожиданностям. MESACLIP может начать устранять этот пробел, добавляет он. «Их результаты чрезвычайно интересны. Они начинают подтверждать наши предположения».

MESACLIP делит атмосферу на квадраты с шагом 25 километров, а верхний слой океана – на сетку с шагом 10 километров. Высокое разрешение не является чем-то новым. Однако предыдущие исследования, как правило, фокусировались на ограниченном регионе или ограниченном промежутке времени, всего на годы или десятилетия вперёд, и обычно повторяли сложные вычислительные расчёты всего несколько раз. MESACLIP отличился тем, что проводил глобальное моделирование, начатое в 1900 году и рассчитанное до 2100 года для нескольких сценариев выбросов парниковых газов. Для некоторых из этих сценариев моделирование повторялось 10 раз с немного разными начальными условиями, чтобы создать «ансамблевой» прогноз, лучше отражающий естественные колебания.

Конечный результат, полученный за 900 дней вычислительного времени на машинах, включая Derecho, новейший суперкомпьютер Национального центра атмосферных исследований (NCAR), составил 4500 лет моделирования, что дало 6 петабайт данных. По словам Дженнифер Кей (Jennifer Kay), специалиста по атмосфере из Университета Колорадо в Боулдере, этот подвиг будет сложно превзойти. «Высокое разрешение — всё ещё сложный аргумент, поскольку оно очень дорогое».

MESACLIP лучше большинства других моделей воспроизводит изменения, которые мир наблюдал за последнее столетие. Результаты соответствуют историческим данным о температуре океана и воздуха, чего многие климатические модели долгое время пытались добиться. Они также лучше улавливают холодные языки восходящих вод и вихревые течения в океане, которые, как считается, играют важную роль в регуляции ветрового режима. И они гораздо точнее имитируют наблюдаемые сегодня экстремальные осадки. «Мы правы по правильным причинам», — говорит Пин Чан (Ping Chang), океанограф из Техасского университета A&M, участвовавший в разработке.

Такая точность воспроизведения прошлого даёт учёным MESACLIP большую уверенность в будущих прогнозах модели, и некоторые из них вызывают тревогу. В пессимистическом сценарии, согласно которому выбросы углерода достигнут пика в 2080 году, ежедневное количество экстремальных осадков над сушей может увеличиться на 37% к 2100 году. Более тёплый воздух удерживает больше влаги, но эта тенденция не может полностью объяснить пропитывание. По словам Чанга, большая часть этого увеличения была вызвана изменениями ветровой активности, которые привели к образованию цепей сильных гроз длиной в сотни километров, неучитываемых традиционными моделями.

MESACLIP также воссоздал ураганы и длинные полосы облаков, питаемых океаном, называемые атмосферными реками. По словам Давиде Фаранды (Davide Faranda), климатолога из Института Пьера-Симона Лапласа, полученные результаты могут подкрепить усилия по объяснению этих экстремальных погодных явлений глобальным потеплением. «Я думаю, нам нужно стремиться к такому масштабу», — говорит он.

Прогнозы регионального изменения климата также должны быть улучшены. Эти прогнозы часто основывались на моделях высокого разрешения, применяемых к относительно небольшим регионам — размером с Европу или Техас. Они также предполагали, что в будущем ожидается более сильное выпадение осадков. Но их прогнозы столкнулись со скептицизмом, поскольку модели получали информацию на своих границах из более грубых глобальных моделей, говорит Флавио Ленер (Flavio Lehner), климатолог из Корнеллского университета. «Это другое».

Импульс к проекту MESACLIP возник почти десять лет назад, когда Чанг захотел изучить, как океанские вихри могут влиять на развитие атмосферных рек. Вначале он и его коллеги решили использовать вариант первой версии модели CESM (Community Earth System Model), разработанной в NCAR. Вариант CESM требовал меньше вычислительных ресурсов, что позволило Чангу и его коллегам запускать его с гораздо более высоким разрешением, привлекая коллег из Китая, у которых был доступ к свободному времени на китайских суперкомпьютерах.

Но через несколько лет и после первых многообещающих результатов Техасский университет A&M закрыл проект из-за проблем национальной безопасности, лишив Чанга возможности сотрудничать с китайскими коллегами. Поэтому Чанг и его коллега, руководитель, Гокхан Данабасоглу (Gokhan Danabasoglu,), океанограф из NCAR, обратились к Программе исследований Мексиканского залива, финансируемой British Petroleum после разлива нефти Deepwater Horizon и реализуемой Национальными академиями наук, инженерии и медицины. Программа нуждалась в моделировании высокого разрешения для прогнозирования повышения уровня моря вдоль побережья Мексиканского залива, и грант покрыл огромные вычислительные затраты, необходимые для MESACLIP.

Другие климатологи стремятся получить данные проекта, несмотря на сложности с доступом к этому огромному массиву данных. Они стремятся изучить другие уроки о будущем Земли, которые могут скрываться в этих данных. Например, в отличие от обычных климатических моделей, несколько запусков MESACLIP воспроизвели загадочное похолодание, наблюдавшееся в Южном океане и восточной части Тихого океана за последние несколько десятилетий. Модель предполагает, что это связано с озоновой дырой над Антарктидой, которая охладила стратосферу и усилила завывающие ветры вокруг Южного океана. В результате похолодание океана может в конечном итоге распространиться вплоть до тропиков.

Модель также, по-видимому, лучше отражает быстрое потепление Арктики, вероятно, потому, что она правильно отображает потоки тёплой воды через Берингов пролив, критический узкий проход между Тихим и Северным Ледовитым океанами, говорит Чанг. И она предоставляет обнадеживающие новости об Атлантической меридиональной циркуляции, конвейере течений, которые нагревают Европу и секвестрируют углерод в пучину, которая, как предсказывают некоторые модели с более низким разрешением, может разрушиться по мере глобального потепления. MESACLIP предполагает, что она более устойчива, говорит Данабасоглу.

Результаты настолько многообещающие, что NCAR теперь сделал своим приоритетом запуск своей новейшей и третьей версии флагманской модели CESM3 с аналогичным высоким разрешением. Но Данабасоглу говорит, что крайне важно повторить расчёты в этом разрешении с климатическими моделями, разработанными другими центрами. Только тогда он и его коллеги начнут понимать, является ли их улучшенный прогноз разовой аномалией — или реальностью.

Ссылка: https://www.science.org/content/article/high-resolution-climate-model-forecasts-wet-turbulent-future

Наблюдения, проводимые с 1990-х годов, демонстрируют повсеместное потепление в глубинах и придонных слоях Северного Ледовитого океана. Исторически это явление связывают с геотермальным потеплением, в то время как влияние глобального и арктического климата на потепление в глубинах и придонных слоях Северного Ледовитого океана остаётся неясным. Представленное исследование показывает, что в последние десятилетия глубинные воды Северного Ледовитого океана нагреваются со скоростью 0,020 °C/десятилетие в Евразийском бассейне на глубине от 2000 до 2600 м, что превышает темпы, которые можно объяснить геотермальным потеплением. Было обнаружено, что быстрое потепление в глубоководной Гренландской котловине ослабляет охлаждающее воздействие на глубоководные слои Евразийского бассейна через пролив Фрама, а это приводит к потеплению в глубоководных слоях Евразийского бассейна. В то же время, хребет Ломоносова блокирует этот сигнал о потеплении, не позволяя ему достичь глубоководного Амеразийского бассейна, поддерживая относительно низкую скорость потепления – 0,003 °C/десятилетие. Полученные результаты показывают, что потепление в глубоководной части Гренландского бассейна уже оказало очевидное воздействие на глубины Северного Ледовитого океана.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx9452

Мониторинг и прогнозирование лесных пожаров необходимы для понимания их поведения. Благодаря обширным данным наблюдений за Землёй эти задачи могут быть интегрированы и улучшены с помощью многозадачных моделей глубокого обучения. Здесь представлен комплексный многовременной набор данных дистанционного зондирования для обнаружения активных пожаров, ежедневного мониторинга лесных пожаров и прогнозирования лесных пожаров на следующий день. Охватывая лесные пожары в континентальной части США с января 2017 года по октябрь 2021 года, набор данных включает 3552 изображения отражательной способности поверхности и вспомогательные данные, такие как погода, рельеф, почвенно-растительный покров и информация о топливе, общим объёмом 71 ГБ. Жизненный цикл каждого лесного пожара документируется с метками активных пожаров (active fires, AF) и выгоревших зон (burned areas, BA), подкреплёнными ручным контролем качества тестовых меток AF и BA. Набор данных поддерживает три задачи: a) обнаружение активных пожаров, б) ежедневное картирование выгоревших зон и в) прогнозирование развития лесного пожара. Задачи обнаружения используют попиксельную классификацию многоспектральных и многовременных изображений, а задачи прогнозирования интегрируют спутниковые и вспомогательные данные для моделирования динамики пожаров. Этот набор данных и его эталонные показатели создают основу для дальнейшего развития исследований лесных пожаров с использованием глубокого обучения.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-06271-3

Потенциальное число погибших в результате исключительных экстремальных тепловых явлений имеет решающее значение для анализа климатических рисков и планирования адаптации, но может не учитываться существующими прогнозами. В данной работе авторы объединили основанные на машинном обучении прогнозы пяти исторических европейских волн тепла при текущих или будущих глобальных температурах с эмпирическими функциями «воздействие-реакция», чтобы количественно оценить потенциальную опасность экстремальных тепловых явлений для массовой смертности. Например, если метеорологические условия августа 2003 года повторятся при недавней годовой аномалии глобальной температуры в 1,5 °C, прогнозируется 17 800 дополнительных смертей по всей Европе в течение одной недели, а при потеплении на 3 °C — до 32 000. Эта смертность сопоставима с пиковой смертностью от COVID-19 в Европе и не снижается существенно за счёт климатической адаптации, наблюдаемой в настоящее время в Европе. Представленные результаты показывают, что, хотя смягчение дальнейшего глобального потепления может снизить смертность от жары, массовые случаи смертности остаются вероятными при высоких температурах в ближайшем будущем, несмотря на современную адаптацию к жаре.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-025-02480-1

Экстремальные осадки обусловлены сложными многомасштабными динамическими взаимодействиями атмосферы, подпитываемыми доступной влагой. Ожидается, что они будут усиливаться с изменением климата, создавая растущие риски для человеческих сообществ и экосистем. Однако современные климатические модели с низким разрешением не могут точно отражать ключевые явления, генерирующие экстремальные осадки, что ограничивает возможности по составлению надёжных и достоверных прогнозов на будущее. Здесь описан комплекс климатических моделей с разрешением 10–25 км и улучшенным представлением мезомасштабных конвективных систем для оценки будущих изменений суточного количества экстремальных осадков и их факторов. Использованные модели с высоким разрешением более реалистично отражают наблюдаемое пространственное распределение и интенсивность суточного количества экстремальных осадков за исторический период, чем модели с разрешением 100 км. В будущем, в условиях высоких выбросов углекислого газа, суточное количество экстремальных осадков над сушей может увеличиться примерно на 41% к 2100 году, главным образом в результате усиления мезомасштабной конвергенции влажности. Влияние этого динамического фактора на экстремальные осадки недооценено в три раза в модели с низким разрешением. Эти результаты подчёркивают решающую роль высокоточного моделирования климата в ограничении будущих экстремальных явлений и разработке более эффективных оценок климатических рисков и стратегий адаптации.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-025-01859-1

Оксид углерода (CO), важный загрязнитель атмосферы, образующийся в результате неполного сгорания и окисления углеводородов, существенно влияет на химический состав атмосферы и качество воздуха. Точная количественная оценка его глобальных выбросов и факторов, лежащих в основе атмосферных тенденций, крайне важна для понимания и улучшения состояния глобальной окружающей среды. Используя данные спутниковых наблюдений с помощью прибора MOPITT для измерения загрязнения тропосферы за 20 лет (2003–2022 гг.), авторы проанализировали изменения глобальных выбросов CO и их концентраций в атмосфере. Апостериорное моделирование демонстрирует лучшую согласованность с независимыми наземными и самолётными измерениями по сравнению с априорным моделированием. Анализ чувствительности также подтверждает, что предполагаемые выбросы остаются устойчивыми к неопределённостям, связанным с вертикальной чувствительностью спутников и вариациями концентрации гидроксильных радикалов (ОН). Полученные результаты указывают на существенное снижение глобальных антропогенных выбросов CO на 14–17 % (приблизительно 85–110 Тг) за двадцатилетний период, в основном за счёт сокращений в Соединённых Штатах, Европе и восточном Китае. Напротив, выбросы от сжигания биомассы демонстрировали сильную межгодовую изменчивость, с недавним ростом в лесах высоких широт Северного полушария. Ключевым выводом является то, что рост выбросов от сжигания биомассы компенсировал около 37 % глобального сокращения антропогенных выбросов (47 % только в Северном полушарии), что подчёркивает значительное сдерживающее влияние лесных пожаров на тенденции состава атмосферы. Это исследование даёт всестороннюю оценку глобальных выбросов CO и механизмов, регулирующих тенденции CO в атмосфере, предлагая научную основу для комплексной политики, касающейся как изменения климата, так и загрязнения воздуха.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2025-5432/