Глобальное загрязнение озоном в последнее время возросло. Ключевые аспекты глобального загрязнения озоном и оценка его влияния на здоровье ещё не полностью изучены из-за ограниченного временного разрешения существующих наборов данных. В данном исследовании был разработан глобальный набор данных о приземном озоне, содержащий данные о 8-часовом среднем содержании приземного озона с максимальным суточным значением 0,1° за период 2013–2022 гг. Была создана эффективная модель Light Gradient Boosting Machine для объединения данных наблюдений за приземным озоном, спутниковых продуктов, моделирования химии атмосферы, данных метеорологического реанализа, инвентаризации выбросов и других географически распределённых данных. Важно отметить, что в данном исследовании был реализован строгий контроль качества данных наблюдений за приземным озоном в Китае и Европе с учётом временных и пространственных характеристик входных данных модели. Набор данных показал пространственный коэффициент детерминации (R²) 0,79–0,88 и среднеквадратичную ошибку (RMSE) 11,32–13,26 мкг/м³, что демонстрирует точность, сопоставимую с точностью современных наборов данных. Ежедневные наборы данных о приземном озоне предоставляют более подробную информацию, чем ежемесячные или годовые, тем самым оказывая критически важную поддержку для управления качеством воздуха и исследований проблем здоровья, связанных с озоном.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-05990-x

 

Единая глобальная система наблюдений могла бы более эффективно отслеживать прогресс в сокращении выбросов и ускорять меры по борьбе с изменением климата за счёт более качественных данных и поддержки принятия решений.

В последние годы международное сообщество добилось прогресса в замедлении роста выбросов углекислого газа и признании масштабов утечек метана с нефтегазовых объектов. Однако выбросы углекислого газа продолжают расти, выбросы метана в энергетическом секторе не уменьшаются, и потребность в целенаправленном и устойчивом сокращении выбросов парниковых газов и других мерах по смягчению антропогенного изменения климата ощущается как никогда остро.

Успех таких действий частично зависит от наличия точных, своевременных и комплексных данных об углеродном цикле, получаемых с наземных, воздушных и спутниковых датчиков в локальном, региональном и международном масштабах. Эти данные позволяют эффективнее отслеживать сокращение выбросов, выявлять и минимизировать непредвиденные выбросы и утечки, а также отслеживать обратную связь с экосистемами для информирования о землепользовании.

В сентябре 2024 года исследователи, занимающиеся мониторингом углеродного цикла, встретились, чтобы обсудить оптимальные пути создания более эффективной системы мониторинга парниковых газов и ускорения мер по борьбе с изменением климата за счёт более качественных данных и поддержки принятия решений.

Здесь обсуждаются вопросы и проблемы, связанные с мониторингом выбросов и документированием, которые были освещены на сентябрьском совещании, а также идеи и предложения по их решению. Рекомендации подчёркивают необходимость усиления мониторинга для достижения целей Парижского соглашения и Глобального обязательства по метану, особенно в условиях учащающихся климатических экстремальных явлений и уязвимости естественных резервуаров углерода на Земле [Friedlingstein et al., 2025].

Подходы «снизу вверх» и «сверху вниз»

Стороны Парижского соглашения отслеживают свой прогресс в достижении целевых показателей по сокращению выбросов парниковых газов, используя методы учёта «снизу вверх», которые отслеживают выбросы углерода с помощью локальных наземных наблюдений. Эти методы объединяют информацию о пространственном распределении источников и поглотителей углерода с оценками объёмов выбросов или поглощения этими источниками и поглотителями.

Этот подход к инвентаризации предоставляет высокоточную информацию в определённые временные интервалы, что позволяет осуществлять долгосрочное отслеживание. Однако он также часто требует больших временных затрат, зависит от методологий, применяемых в каждой стране, может неточно отражать пространственно-временную изменчивость потоков парниковых газов и не подходит для оперативного мониторинга внезапных изменений или обратных трендов [Elguindi et al., 2020; Nicholls et al., 2015].

Подходы «сверху вниз», использующие дистанционное зондирование атмосферных парниковых газов и наблюдений за биомассой, предлагают независимый метод учёта [Friedlingstein et al., 2025], с потенциалом для мониторинга выбросов и абсорбции парниковых газов с малой задержкой (еженедельно-ежемесячно). Технологические достижения, предлагаемые масштабными устройствами формирования изображений шлейфов (например, GHGSat, Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT), Carbon Mapper) и глобальными картографами парниковых газов (например, Orbiting Carbon Observatory-2 и -3 (OCO-2 и -3), Tropospheric Monitoring Instrument (TROPOMI), Greenhouse Gas Observing Satellite-2 (GOSAT-2)) показывают перспективность мониторинга потоков парниковых газов в локальном и глобальном масштабах соответственно [Joint CEOS-CGMS Working Group on Climate Greenhouse Gas Task Team, 2024].

Однако сохраняется значительный пробел в возможностях мониторинга более слабых, пространственно распределённых выбросов и абсорбции в промежуточных (от 10 до 1000 км) масштабах [Joint CEOS-CGMS Working Group on Climate Greenhouse Gas Task Team, 2024], особенно в системах, управляемых человеком, таких как производство энергии и землепользование.

Обсуждения на семинаре 2024 года, отчасти призванном предоставить информацию для разработки следующего Десятилетнего обзора по наукам о Земле и приложениям из космоса, выявили ограничения существующих возможностей мониторинга парниковых газов. Они также подчеркнули критическую необходимость в оперативной системе наблюдений, которая использует подходы «сверху вниз» и «снизу вверх» для поддержки мер по борьбе с изменением климата на местном, национальном и международном уровнях.

Из-за недостаточной чувствительности к субрегиональным процессам, наблюдения за парниковыми газами с использованием существующих возможностей сами по себе недостаточны для адекватной разработки мер по смягчению последствий изменения климата [например, Jacob et al., 2022; Watine-Guiu et al., 2023]. Также необходимо интегрировать передовые научные достижения и улучшенное понимание меняющегося углеродного цикла Земли, а также данные, полученные с помощью новых технологий систем наблюдения, в информацию, предоставляемую лицам, принимающим решения.

Эта интеграция требует выявления пробелов и возможностей в отношении знаний, данных и потребностей заинтересованных сторон. Также необходимо определить концепцию устойчивого оперативного мониторинга парниковых газов для поддержки сокращения выбросов, отслеживания обратной связи по углеродному циклу и предоставления надёжной, своевременной, прозрачной и практической информации.

Этого видения можно достичь с помощью единой многоуровневой глобальной системы, объединяющей модели и данные наблюдений за атмосферой, сушей и океаном, полученные с помощью наземных, воздушных и спутниковых приборов для отслеживания потоков углерода (например, выбросов и абсорбции в атмосфере) и запасов (например, биомассы, углерода в почве) с улучшенной частотой, пространственным охватом и точностью (рис. 1).

 

Рис. 1. Эффективная многоуровневая система наблюдения за парниковыми газами должна включать наблюдения за атмосферой, сушей и океаном с помощью датчиков и образцов, полученных на поверхности Земли, в воздухе и на борту спутников. Углекислый газ показан чёрно-красными молекулами, а метан – чёрно-белыми. ARGO – это группа датчиков, плавающих в верхних слоях океана. FTIR – это инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье.

Организация такой системы потребует существенной международной координации между правительственными, научными и неправительственными организациями, возможно, при посредничестве таких структур, как Глобальная служба наблюдения за парниковыми газами Всемирной метеорологической организации (World Meteorological Organization’s Global Greenhouse Gas Watch), Комитет по спутникам наблюдения за Землей (Committee on Earth Observation Satellites) и Центр по парниковым газам США (USGHGC).

Устранение пробелов из космоса

Глобально унифицированная система наблюдений за парниковыми газами должна использовать космические технологии для заполнения пространственных и временных пробелов в сетях in situ и для мониторинга реакции потоков и запасов углерода на возмущения, экстремальные погодные явления и изменения окружающей среды. Эта система должна уделять первостепенное внимание четырём ключевым элементам.

Во-первых, критически важен сбор более подробных данных по вертикали — от верхних слоёв атмосферы до уровня земли. Существующие спутники измеряют общее количество углекислого газа и метана в столбе атмосферы. Эти измерения хорошо подходят для обнаружения изменений в крупных (например, континентальных) пространственных масштабах и в масштабах объекта, но они дают мало информации о процессах меньшего масштаба. Знание концентраций парниковых газов у ​​поверхности Земли по сравнению с концентрацией в верхних слоях атмосферы может, например, улучшить отслеживание потоков и понимание ответственных за них процессов.

Постоянное вертикальное профилирование выбросов парниковых газов, достигаемое с помощью многоканальных пассивных датчиков, используемых в таких миссиях, как GOSAT-2, или новых методов лидарного сканирования облаков, является основой предлагаемой системы. Такое профилирование позволит получить долгосрочные временные ряды данных, которые помогут исследователям выявлять слабые, но устойчивые изменения потоков и повышать чувствительность к природным и антропогенным региональным источникам [например, Parazoo et al., 2016].

Во-вторых, необходимы более частые наблюдения, осуществляемые с помощью группировки спутников, работающих на низких, геостационарных и высокоэллиптических околоземных орбитах. Ежедневный или даже многократный сбор данных атмосферы позволит лучше выявлять внезапные изменения концентрации парниковых газов и связывать эти изменения с конкретными источниками.

В-третьих, картирование запасов углерода должно быть гармонизировано путём объединения информации, полученной с помощью различных датчиков и методов. Существует несколько способов картирования углерода в растительности из космоса, например, лидарная альтиметрия, используемая для определения верхушек деревьев, и радиолокатор с синтезированной апертурой, используемый для оценки объёма деревьев.

Сочетание преимуществ существующих методов и миссий будет способствовать более точному и качественному мониторингу накопления и потерь углерода, обусловленных методами управления, нарушениями и восстановлением экосистем. Будущие миссии спутников для исследования биомассы должны быть сосредоточены на измерениях в масштабе лесных участков (т.е. систем масштабом в гектар с большим количеством деревьев) для создания более полезных карт с меньшей неопределённостью, а не на использовании датчиков очень высокого разрешения, которые позволяют различить отдельные деревья.

Четвёртым ключевым фактором является расширение спутникового покрытия тропических, высокоширотных и океанических регионов для более эффективного мониторинга обратных связей углеродного цикла [Sellers et al., 2018]. Это покрытие должно включать использование новых методов активной и визуализирующей спектрометрии, таких как те, которые разрабатываются в рамках концептуального исследования миссии Carbon-I, для зондирования сквозь преобладающую облачность и темноту, которые затрудняют непрерывный мониторинг.

Помимо основного внимания к данным о парниковых газах и биомассе, также необходимы (и есть возможность получить) дополнительные наборы данных для более точного определения местоположения источников и поглотителей углерода и процессов, влияющих на них. Атмосферные измерения солнечной флуоресценции растительности, карбонилсульфида, кислорода, оксида углерода и изотопов углерода и кислорода могут помочь отделить ископаемые источники выбросов от биологических источников и дать представление о таких процессах, как фотосинтез и лесные пожары.

В настоящее время экосистемы суши и океана поглощают около половины антропогенного углерода, выбрасываемого в атмосферу, но это количество может измениться в будущем [Friedlingstein et al., 2025]. Постоянный мониторинг этих экосистем и индикаторов их изменений необходим для понимания и отслеживания разнообразных изменений в системе Земли.

Устранение пробелов на поверхности

Расширенные наземные и воздушные сети для сбора данных in situ из океанических, наземных и водных экосистем также являются важнейшей частью предлагаемой глобальной системы наблюдений. Эти наблюдения необходимы для калибровки космических измерений, для улучшения понимания недостаточно изученных регионов (например, нелесных территорий, рек, водно-болотных угодий, океанов) и для мониторинга процессов, которые невозможно наблюдать из космоса.

Необходимы усилия по нескольким направлениям для получения более полной наземной и воздушной информации о потоках и запасах углерода, чтобы лучше удовлетворять потребности заинтересованных сторон и исследователей. Примерами таких необходимых усилий являются получение дополнительных профилей парниковых газов в атмосфере с исследовательских и коммерческих самолетов (например, в рамках таких кампаний, как программа NOAA «Национальные наблюдения за парниковыми газами» с самолетов), расширение измерений обмена парниковых газов между поверхностью и атмосферой с помощью датчиков, установленных на вышках в недостаточно изученных наземных и водных системах [Baldocchi, 2020], и сбор данных о составе морской воды с помощью автономных транспортных средств (например, буёв Argo) в прибрежных зонах и открытом океане.

Другие необходимые усилия включают сбор дополнительных in situ измерений надземной и подземной биомассы и почвенного углерода, а также отбор проб с воздуха на управляемых и неуправляемых (естественных) экспериментальных участках. Например, следует расширить мониторинг эталонных сетей измерения биомассы, таких как GEO-TREES, для облегчения мониторинга и валидации космических данных о биомассе. Эти дополнительные измерения величин, не наблюдаемых с помощью дистанционного зондирования, таких как углерод почвы и дыхание, необходимы для отслеживания долгосрочного хранения [например, Konings et al., 2019].

Подключение пользователей к данным

Участники семинара представили концепцию поддержки принятия решений учёными и заинтересованными сторонами, которая связывает системы наблюдений с практическими знаниями посредством двустороннего потока информации. Эта концепция включает три ключевых элемента.

Во-первых, критически важна интеграция информации из моделей с ограниченными данными. Guan et al. [2023] предложили подход «системы систем» для мониторинга сельскохозяйственного углерода, который применим и к другим экосистемам. Этот подход использует многоуровневые данные о парниковых газах и биомассе в качестве ограничений в моделях суши, океана и обратных моделях (которые начинаются с наблюдаемых эффектов и работают над определением их причин) для создания многомасштабных карт наблюдаемых и ненаблюдаемых изменений запасов и потоков углерода. Результатом является непрерывный поток информации с малой задержкой (с минимальными задержками между сбором информации и её выводом) для проверки стратегий снижения выбросов парниковых газов.

Во-вторых, учёные должны работать с заинтересованными сторонами для выявления коренных причин и движущих сил изменений в выбросах и абсорбции парниковых газов. Это определение критически важно для оценки прогресса и разработки эффективных, целенаправленных мер по смягчению антропогенных изменений климата и управлению ими.

В-третьих, практические знания, полученные в результате применения этой структуры и предоставляемые такими организациями, как USGHGC, должны применяться на практике. Заинтересованные стороны, включая корпорации, регулирующие органы и политиков всех уровней власти, должны использовать более глубокое понимание изменений потоков углерода и их основных факторов для отслеживания прогресса в достижении определяемых на национальном уровне вкладов, информирования рынков углерода и оценки краткосрочных и долгосрочных стратегий снижения выбросов парниковых газов.

Удовлетворение потребностей будущего

Бенчмаркинг и валидация играют важную роль в повышении доверия к моделям и улучшении прогнозов обратных связей между углеродом и климатом. Используя комплексные наблюдения за потоками и запасами углерода для оценки эффективности моделей земной системы [например, Giorgetta et al., 2013], учёные могут генерировать более надёжные прогнозы для обоснования политики по борьбе с изменением климата, которая, например, позволит скорректировать целевые показатели углеродной нейтральности или дополнительно расширить системы наблюдения за парниковыми газами для более глубокого изучения региональных обратных связей [Ciais et al., 2014].

Предполагаемая глобальная унифицированная система наблюдений, которая объединит передовые космические технологии с расширенными наземными и воздушными сетями и надёжной системой поддержки принятия решений, может значительно расширить возможности по отслеживанию и снижению выбросов парниковых газов, а также управлению запасами углерода.

Успешное внедрение этой системы также будет зависеть от доступности данных и развития сообщества. Разработка универсальной платформы данных с простым интерфейсом, в которой приоритет отдаётся грамотности в отношении данных, имеет решающее значение для обеспечения доступности для глобального сообщества пользователей. Кроме того, укрепление межведомственного партнерства, а также возможностей взаимодействия и сотрудничества между заинтересованными сторонами будет иметь решающее значение для укрепления доверия, активизации дальнейшего участия в науке и разработки инновационных решений для более устойчивого будущего.

Литература

Baldocchi, D. D. (2020), How eddy covariance flux measurements have contributed to our understanding of global change biology, Global Change Biol., 26(1), 242–260, https://doi.org/10.1111/gcb.14807.
Ciais, P., et al. (2014), Current systematic carbon-cycle observations and the need for implementing a policy-relevant carbon observing system, Biogeosciences, 11(13), 3,547–3,602, https://doi.org/10.5194/bg-11-3547-2014.
Elguindi, N., et al. (2020), Intercomparison of magnitudes and trends in anthropogenic surface emissions from bottom-up inventories, top-down estimates, and emission scenarios, Earth’s Future, 8(8), e2020EF001520, https://doi.org/10.1029/2020EF001520.
Friedlingstein, P., et al. (2025), Global Carbon Budget 2024, Earth Syst. Sci. Data, 17(3), 965–1,039, https://doi.org/10.5194/essd-17-965-2025.
Giorgetta, M. A., et al. (2013), Climate and carbon cycle changes from 1850 to 2100 in MPI‐ESM simulations for the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5, J. Adv. Model. Earth Syst., 5(3), 572–597, https://doi.org/10.1002/jame.20038.
Guan, K., et al. (2023), A scalable framework for quantifying field-level agricultural carbon outcomes, Earth Sci. Rev., 243, 104462, https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2023.104462.
Jacob, D. J., et al. (2022), Quantifying methane emissions from the global scale down to point sources using satellite observations of atmospheric methane, Atmos. Chem. Phys., 22(14), 9,617–9,646, https://doi.org/10.5194/acp-22-9617-2022.
Joint CEOS-CGMS Working Group on Climate Greenhouse Gas Task Team (2024), Roadmap for a coordinated implementation of carbon dioxide and methane monitoring from space, 52 pp., ceos.org/document_management/Publications/Publications-and-Key-Documents/Atmosphere/CEOS_CGMS_GHG_Roadmap_Issue_2_V1.0_FINAL.pdf.
Konings, A. G., et al. (2019), Global satellite-driven estimates of heterotrophic respiration, Biogeosciences, 16(11), 2,269–2,284, https://doi.org/10.5194/bg-16-2269-2019.
Nicholls, D., et al. (2015), Top-down and bottom-up approaches to greenhouse gas inventory methods—A comparison between national- and forest-scale reporting methods, Gen. Tech. Rep. PNW-GTR-906, 30 pp., Pac. Northwest Res. Stn., For. Serv., U.S. Dep. of Agric., Portland, Ore., https://doi.org/10.2737/PNW-GTR-906.
Parazoo, N. C., et al. (2016), Detecting regional patterns of changing CO₂ flux in Alaska, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 113(28), 7,733–7,738, https://doi.org/10.1073/pnas.1601085113.
Sellers, P. J., et al. (2018), Observing carbon cycle–climate feedbacks from space, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 115(31), 7,860–7,868, https://doi.org/10.1073/pnas.1716613115.
Watine-Guiu, M., et al. (2023), Geostationary satellite observations of extreme and transient methane emissions from oil and gas infrastructure, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 120(52), e2310797120, https://doi.org/10.1073/pnas.2310797120.

Ссылка: https://eos.org/opinions/a-better-way-to-monitor-greenhouse-gases

 

Северное полушарие поглощает больше солнечного света, чем Южное, и облака больше не могут поддерживать баланс.

Много лет назад учёные заметили нечто странное: Северное и Южное полушария Земли отражают обратно в космос почти одинаковое количество солнечного света. Причина этой странности симметрии в том, что в Северном полушарии больше суши, городов, загрязнений и промышленных аэрозолей. Всё это должно приводить к более высокому альбедо — отражению большего количества солнечного света, чем его поглощению. Южное полушарие в основном покрыто океаном, который темнее и поглощает больше солнечного света.

Однако новые спутниковые данные свидетельствуют о том, что симметрия нарушается.

От баланса к дисбалансу

В новом исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Норман Лёб (Norman Loeb), климатолог из Исследовательского центра Лэнгли НАСА, и его коллеги проанализировали 24-летние наблюдения, полученные в рамках миссии НАСА «Облака и система лучистой энергии Земли» (CERES).

Они обнаружили, что Северное полушарие темнеет быстрее Южного. Другими словами, оно поглощает больше солнечного света. Этот сдвиг может изменить погодные условия, количество осадков и общий климат планеты в ближайшие десятилетия.

С 2000 года CERES регистрирует количество поглощаемого и отражаемого солнечного света, а также количество инфракрасного (длинноволнового) излучения, возвращаемого обратно в космос. Лёб использовал эти измерения для анализа изменений энергетического баланса Земли в период с 2001 по 2024 гг. Энергетический баланс позволяет учёным понять, поглощает ли планета больше энергии, чем выделяет, и как эта разница варьируется между полушариями.

«Любой объект во Вселенной способен поддерживать равновесие, получая и отдавая энергию. Это фундаментальный закон, управляющий всем во Вселенной», — сказал Чжаньцин Ли (Zhanqing Li), климатолог из Мэрилендского университета, не принимавший участия в исследовании. «Земля поддерживает равновесие, обмениваясь энергией между Солнцем и испускаемым ею длинноволновым излучением».

Исследователи обнаружили, что Северное полушарие поглощает примерно на 0,34 Вт больше солнечной энергии на квадратный метр за десятилетие, чем Южное. «Эта разница может показаться незначительной, но в масштабах всей планеты это огромная цифра», — сказал Ли.

Чтобы выяснить причину этого дисбаланса, учёные применили метод, называемый анализом парциальных радиационных возмущений (partial radiative perturbation, PRP). Метод PRP отделяет влияние таких факторов, как облака, аэрозоли, поверхностная яркость и водяной пар, от расчётов количества солнечного света, поглощаемого каждым полушарием.

Результаты указали на три основные причины потемнения в Северном полушарии: таяние снега и льда, снижение уровня загрязнения воздуха и повышение уровня содержания водяного пара.

«Это имело большой смысл», — сказал Лёб. «Поверхность Северного полушария темнеет из-за таяния снега и льда. Это обнажает сушу и океан под ними. Уровень загрязнения снизился в таких регионах, как Китай, США и Европа. Это означает, что в воздухе меньше аэрозолей, отражающих солнечный свет. В Южном полушарии всё наоборот».

«Поскольку север нагревается быстрее, там также содержится больше водяного пара», — продолжил Лёб. «Водяной пар не отражает солнечный свет, а поглощает его. Это ещё одна причина, по которой Северное полушарие поглощает больше тепла».

Любопытство по поводу облачного покрова

Одним из интересных результатов исследования стало то, что облачный покров не менялся последние 20 лет.

«Облака для меня загадка из-за этой полушарной симметрии», — сказал Лёб. «Мы сомневались, является ли это фундаментальным свойством климатической системы. Если бы это было так, облака должны его компенсировать. В Северном полушарии должно наблюдаться больше отражения от облаков по сравнению с Южным, но мы этого не наблюдали».

Лёб работал с моделями, чтобы понять природу облаков.

«Мы не уверены в природе облаков», — сказал Лёб.

«Понимание взаимодействия аэрозолей и облаков по-прежнему остаётся серьёзной проблемой», — согласился Ли. «Облака остаются доминирующим фактором, регулирующим наш энергетический баланс», — сказал он. «Это очень важно».

Тем не менее, Ли отметил, что «исследование доктора Нормана Лёба показывает, что [асимметрия] не только существует, но и достаточно важна, чтобы задуматься о её причинах».

Лёб «в восторге от новых климатических моделей, которые скоро появятся» и от того, как они помогут его работе. «Будет интересно вернуться к этому вопросу с использованием новейших и самых совершенных моделей».

 

Ссылка: https://eos.org/articles/new-satellite-data-reveal-a-shift-in-earths-once-balanced-energy-system

 

Изучение городов сталкивается с ключевой проблемой: отсутствием данных, которые одновременно являются данными высокого разрешения, крупномасштабными и продольными. Только объединение этих трёх аспектов позволяет выявить детальные (практически на уровне зданий) изменения, охватывая обширные городские территории последовательно во времени и обещает углубить понимание движущих механизмов пространственной агломерации. Авторы представляют новый подход, использующий методы компьютерного зрения на спутниковых снимках Sentinel для получения подробных данных об объёме зданий в 106 городах Китая за шестилетний период (2018–2023 гг.). Они проверяют модель, оценивая плотность застройки в городах, не вошедших в выборку. Кроме того, сравниваются полученные результаты с данными об освещенности в ночное время, часто используемым ресурсом дистанционного зондирования для отслеживания плотности и активности людей. Демонстрируется, как предлагаемый метод и данные радикально улучшают измерение плотности городов. Предлагаемый метод предоставляет исследователям в области социальных наук в целом доступ к обширным и экспоненциально растущим архивам обычных дневных спутниковых снимков либо посредством прямого использования предоставленного набора данных, либо посредством адаптации модели с новыми данными.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-05971-0

 

Анализируются временные ряды температуры грунта, полученные в ходе реанализа ERA5 на двухметровой глубине, во всех точках сетки наземных данных, используя анализ точек изменения. Авторы подбирают к данным две линейные линии наклона с ограничением так, что они сливаются в момент изменения наклона. Они сравнивают эти подгонки со стандартной линейной регрессией двумя способами: используя критерии Акаике и байесовский информационный критерий для выбора модели и проверяя нулевую гипотезу об отсутствии изменений значения тренда. Для тех точек сетки, где двойная линейная подгонка оказывается более эффективной, строятся карты времени изменения тренда и трендов потепления в обоих временных интервалах. При этом выявляются области, где потепление ускоряется, но также находятся области, где оно замедляется. Тем самым вносится вклад в характеристику локальных эффектов изменения климата. Авторы обнаружили, что во многих точках сетки наблюдается переход к гораздо более сильному тренду потепления в 1980±10 гг. Это поднимает вопрос о том, не прошла ли климатическая система уже некий переломный момент.

 

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-025-04021-3

 

Засухи становятся чаще и интенсивнее с изменением климата, что может снизить первичную продуктивность экосистем. Однако необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, как засуха в сочетании с потеплением и повышенным содержанием углекислого газа влияет на экосистемы. Куан и соавторы (Quan et al.) исследовали эти факторы на торфяниках в северной Миннесоте, где большие объёмы углерода хранятся благодаря замедлению разложения. Экстремальная засуха в течение двух месяцев в сочетании с потеплением существенно снизила первичную продуктивность как при естественном, так и при повышенном содержании углекислого газа. Снижение уровня грунтовых вод и увеличение количества субстрата для разложения растений усилили дыхание. Данное исследование предполагает, что будущие засухи могут подорвать секвестрацию углерода торфяниками, создавая положительную обратную связь для изменения климата.

Прогнозируется, что экстремальные засухи будут учащаться с изменением климата, однако их влияние на динамику углерода в экосистемах в условиях потепления и повышенного содержания углекислого газа (eCO₂) остаётся неясным. В эксперименте на торфянике с пятью обработками потеплением каждый при окружающем содержании углекислого газа (aCO₂) и eCO₂ (+500 частей на миллион) двухмесячная экстремальная засуха в 2021 году снизила суммарную продуктивность экосистемы на 444,0 ± 65,8 и 736,6 ± 57,8 граммов углерода на квадратный метр при +9 °C при aCO₂ и eCO₂, соответственно — 228,6 ± 56,8% и 381,9 ± 83,4% от снижения при +0 °C при aCO₂. Это усугубление было вызвано обусловленным потеплением снижением уровня грунтовых вод, продолжительным низким уровнем грунтовых вод и повышенной доступностью субстрата из-за CO₂ за счёт увеличенного поступления углерода к растениям. Результаты показывают, что будущий климат значительно усилит потерю углерода во время экстремальной засухи, усиливая положительные обратные связи между углеродом и климатом.

 

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv7104

 

Хотя известно, что изменение климата резко меняет функции экосистем в засушливых районах по всему миру, глобальная реакция многофункциональности подземных экосистем (МПЭ) на будущее изменение климата остаётся в значительной степени неизученной. В данной работе авторы использовали пятнадцать показателей, связанных с ключевыми функциями экосистем (например, продуктивность подземных экосистем, запасы питательных веществ и их круговорот), для оценки глобальной МПЭ с помощью усреднения, анализа главных компонент и однопороговых подходов. Полученные результаты показывают выраженную пространственную вариабельность функциональности в разных биомах климата Кёппена, указывая на то, что МПЭ выше в полярных и континентальных биомах по сравнению с сухими и тропическими. Авторы также выявили резкое изменение глобальной МПЭ при пороговом значении среднегодовой температуры приблизительно 16,4 °C. В глобальном масштабе температура и $\mathrm{pH}$ почвы оказывают сильное негативное влияние на МПЭ в регионах со среднегодовой температурой ≤16,4 °C, тогда как осадки и видовое разнообразие растений положительно влияют на динамику МПЭ в регионах со среднегодовой температурой >16,4 °C. Важно отметить, что, по прогнозам авторов, продолжающееся изменение климата приведёт к потере 20,8% глобальной МПЭ в рамках сценария SSP585 к 2100 году, особенно в умеренных и континентальных биомах. Поскольку прогнозируется усиление изменения климата в будущем, интеграция экспериментов in situ и оценок моделей земной системы в исследования МПЭ и климата имеет решающее значение для сохранения и устойчивости экосистемных функций.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-64453-4

 

Надёжные данные о прогнозах затрат критически важны для моделирования энергосистем, принятия политических и инвестиционных решений, лежащих в основе глобального энергетического перехода. В данной работе авторы компилируют и стандартизируют обширный набор данных из более чем 110 существующих региональных и глобальных исследований, чтобы предоставить структурированный и пространственно-временной набор данных прогнозов затрат на основные технологии чистой энергии. Набор данных охватывает капитальные затраты и приведённую стоимость электроэнергии или водорода для промышленных и размещённых на крышах фотоэлектрических установок, наземных и морских ветроэлектростанций, сетевых литий-ионных аккумуляторов, концентрированной солнечной тепловой энергии, а также крупномасштабных щелочных и электролизёров с электролитно-модифицированной энергией. Данные охватывают национальный, континентальный и глобальный масштабы с годовой детализацией до 2050 года и метаданными по типу источника и региону. Представлены значения для различных сценариев для оценки рисков и неопределённости. Этот ресурс предназначен для создания сценариев, инвестиционного планирования, разработки политики и сравнительного анализа в контексте путей декарбонизации. Хотя данные полностью взяты из существующих источников, новизна заключается в структурированной гармонизации, обработке метаданных и всестороннем охвате, что делает его пригодным для технико-экономической оценки и надёжного моделирования энергосистем.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-05951-4

 

Тенденции почасовой и суточной статистики осадков изучаются с помощью гидроклиматического реанализа CONUS-404 с пространственным разрешением 4 км за период с 1991 по 2022 год. Лишь небольшая часть территории, охваченной CONUS, демонстрирует статистически значимые тенденции к росту годового объёма осадков, количества дождливых дней и средней интенсивности в дождливые дни. Однако значительные тенденции к росту обнаружены для средней интенсивности осадков за дождливый час, причём эти тенденции особенно выражены на Среднем Западе. Спектральный анализ Фурье также свидетельствует об изменениях в многомасштабной пространственно-временной организации осадков и показывает, что мелкомасштабные кратковременные осадки усиливаются быстрее, чем крупномасштабные долгоживущие. Эти результаты показывают, что даже если на основе данных с низким разрешением невозможно установить надёжную тенденцию, при более высоком разрешении могут проявиться чёткие тенденции, что свидетельствует о необходимости использования данных об осадках с высоким разрешением для анализа климатических тенденций.

 

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL117588

 

Орошение изучалось как важный фактор воздействия на климат в прошлом, но нет исследований, изучающих его будущее воздействие на климат с учетом возможных изменений как в масштабах, так и в эффективности. В данной работе авторы рассматривают эти вопросы путём разработки сценариев эффективности орошения в соответствии с Общими социально-экономическими путями (SSP), внедрения их в модель земной системы и применения их для построения прогнозов на период 2015–2074 гг. Они прогнозируют, что годовой забор воды для орошения уменьшится в рамках сценария SSP1-2.6 (с ~2100 до ~1700 км³ в год), но увеличится в рамках сценария SSP3-7.0 (до ~2400 км³ в год), при этом возникнет ряд новых очагов орошения, особенно в Африке. По прогнозам, орошение сократит возникновение стресса от сухого тепла в обоих сценариях, но не сможет обратить вспять тенденцию к потеплению из-за выбросов парниковых газов (например, увеличение с ~90 до примерно 600 и 1200 часов в год в интенсивно орошаемых районах в двух сценариях). Более того, частота экстремальных явлений влажного тепла увеличивается более существенно (на ≥1600 часов в год при сценарии SSP3-7.0 в тропических регионах), а орошение ещё больше увеличивает часы воздействия (например, на ≥100 часов в год в Южной Азии), тем самым повышая риск заболеваний, связанных с влажным теплом, и смертности для подверженных ему сообществ. Полученные результаты подчёркивают важность сокращения выбросов парниковых газов, ограничения расширения орошения и повышения эффективности орошения для сохранения водных ресурсов и замедления эскалации воздействия стресса от сухого и влажного тепла.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-64375-1