Точная оценка глобальных речных стока и запасов имеет решающее значение для информирования о практике управления водными ресурсами, но текущие оценки глобального речного стока демонстрируют значительный разброс, а оценки речных запасов остаются скудными. Оценкам речных стоков и запасов препятствует неопределённость в отношении поверхностного стока – ненаблюдаемой величины, обеспечивающей поступление воды в реки. Авторы использовали глобальные наблюдения за речным стоком и ансамбль моделей поверхности суши для создания глобально скорректированного с учётом датчиков ежемесячного набора данных о речных стоке и запасах. По их оценкам, глобальный средний объём речных запасов (± месячная изменчивость) составляет 2 246 ± 505 км³, а глобальный континентальный сток — 37 411 ± 7816 км³ год^-1. Полученные глобальные временные ряды запасов речной воды показывают, что время жизни потока является фундаментальным фактором, который может удвоить или вдвое сократить запасы речной воды и их изменчивость. Авторы также согласовали широкий диапазон предыдущих оценок месячной изменчивости глобального речного стока. Выявлены ранее недооценённые источники пресной воды в океане с Приморского континента (Индонезия, Малайзия и Папуа-Новая Гвинея), объём которых в 1,6 раза превышает объём воды в реке Конго, и продемонстрирована способность обнаруживать серьёзные антропогенные водозаборы.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-024-01421-5

Пожары являются ключевым компонентом глобального углеродного цикла, и люди меняют их характеристики. Мониторинг выбросов от пожаров важен для отслеживания этих изменений, а спутниковые наблюдения TROPOMI за диоксидом азота в тропосфере, окисью углерода и индексом поглощающих аэрозолей могут использоваться для количественной оценки и проверки точности и точности глобальных оценок выбросов от лесных пожаров на ежедневной основе. Авторы использовали наблюдения TROPOMI для оценки новой базы данных о выбросах пожаров на основе данных Глобального атласа пожаров для проекта Sense4Fire (GFA-S4F) и Глобальной системы пожарной ассимиляции (GFAS) системы мониторинга атмосферы Copernicus (CAMS) для ряда тестовых регионов по всему миру, представляющих наиболее важные типы лесных пожаров. Основное внимание уделяется биомам Амазонии и Серрадо (влажные тропические леса и вырубка лесов) в августе – сентябре 2020 года, но анализ также проводится для региона Африки к югу от Сахары (саванна), а также двух регионов Сибири (степи и бореальные леса/тундра). Выбросы от пожаров GFA-S4F и GFAS используются в качестве исходных данных для моделирования глобального состава атмосферы на основе IFS-COMPO, то есть расширения Интегрированной системы прогнозирования (IFS) ECMWF для моделирования состава атмосферы. Сравнение результатов модели с наблюдениями TROPOMI обеспечивает косвенную проверку реалистичности этих оценок выбросов. Кроме того, модель IFS-COMPO также используется для оценки модельной чувствительности общего содержания диоксида тропосферного азота к изменениям выбросов при пожаре. Это локальное соотношение используется для оптимизации выбросов NOx при пожаре непосредственно с использованием наблюдений за диоксидом азота Sentinel-5p. 

Результаты показывают, что для небольших пожаров оценки выбросов диоксида азота в среднем реалистичны, хотя и с большим разбросом, т.е. для отдельных пожаров выбросы могут быть значительно занижены или завышены независимо от базы данных о выбросах. Однако выбросы диоксида азота при крупных пожарах систематически и в значительной степени завышаются во всех четырёх регионах. Завышение может быть на порядок и даже больше. Для общих выбросов диоксида азота на территории эта «большая погрешность от пожаров» имеет второстепенное значение, т.е. в общих выбросах диоксида азота преобладают небольшие пожары. Оценки выбросов GFA-S4F характеризовались бо́льшим положительным смещением для случаев крупных выбросов NO₂ по сравнению с GFAS. Источник этой предвзятости не совсем понятен. Благодаря оптимизации выбросов NO₂ путём прямой корректировки выбросов с использованием наблюдений за диоксидом азота TROPOMI можно эффективно устранить значительную положительную погрешность. В сочетании с обновлённой информацией о выбросах NOx в почве, вызывающей слишком низкие фоновые уровни NOx, было достигнуто довольно хорошее согласие между IFS-COMPO и TROPOMI. 

Выбросы оксида углерода с использованием GFAS в целом были занижены (в среднем ~50 % для выбранных регионов). Обновление данных о выбросах окиси углерода в регионе Амазонки за счёт включения большего количества спутниковых данных Sentinel (GFA-S4F) действительно значительно уменьшило это смещение CO при пожаре (в среднем до ~ 25%). 

В целом результаты показывают, что данные TROPOMI позволяют систематически выявлять неопределённости и ошибки в выбросах пожаров на основе спутниковых данных. Результаты также показывают, что использование динамических коэффициентов выбросов может ещё больше улучшить глобальные кадастры выбросов, полученные со спутников. Кроме того, результаты также подчёркивают, что использование данных TROPOMI может быть гораздо более подробным и уточнённым для ежедневной оценки отдельных пожаров для лучшего понимания их динамики, а также для улучшения и диверсификации коэффициентов выбросов от пожаров.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-732/

В рамках второго этапа проекта «Региональная оценка и процессы углеродного цикла» (RECCAP2) авторы представляют оценку углеродного цикла Атлантического океана, включая Средиземное море, в период с 1985 по 2018 гг. с использованием биогеохимических моделей глобального океана (Global Ocean Biogeochemical Models, GOBM) и оценки, основанные на наблюдениях за парциальным давлением углекислого газа (CO₂) на поверхности океана (продукты pCO₂) и растворённым неорганическим углеродом в океане. Оценки долгосрочного среднего суммарного годового стока CO₂ в масштабах всего бассейна по данным GOBM и продуктов pCO₂, находятся в разумном согласии (-0,47 ± 0,15 ПгС год^-1 и -0,36 ± 0,06 ПгС год^-1 соответственно), причём более высокое поглощение в оценках на основе GOBM, вероятно, является следствием недостаточного представления естественной дегазации почвенного углерода. В GOBM поглощение CO₂ увеличивается со временем со скоростью, близкой к той, которую можно было бы ожидать от увеличения содержания CO₂ в атмосфере, но продукты pCO₂ оценивают скорость в два раза выше. Наибольшее расхождение в потоке CO₂ между GOBM и продуктами pCO₂ обнаружено к северу от 50° с.ш., что совпадает с наибольшим расхождением в сезонном цикле и межгодовой изменчивости. Средняя скорость накопления антропогенного СО₂ (C_ant) за 1994–2007 гг. в Атлантическом океане составляет 0,52 ± 0,11 ПгС год^-1 по данным GOBM, что на 28% ± 20% ниже, чем по данным наблюдений. Около 70% этого C_ant поглощается из атмосферы, а остальная часть импортируется из Южного океана посредством бокового переноса.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GB007862

Усвоение солнечной энергии на крышах имеет решающее значение для декарбонизации жилых помещений и зависит от её ценности для домохозяйств. Изменение климата, вероятно, повлияет на ценность солнечной энергии на крышах через воздействие на её выработку и потребность в охлаждении, но ни одно исследование не дало количественной оценки этого эффекта. В этом исследовании авторы количественно оценили влияние изменения климата на уровне домохозяйств на получаемую солнечную энергию на крышах и оптимальную с технологической точки зрения мощность путём интеграции эмпирических данных о спросе для более чем 2000 домохозяйств США в 17 городах, модельных расчётов оптимизации на уровне домохозяйств, а также данных с пространственной детализацией о погоде для исторического и будущего климата. Обнаружено, что изменение климата увеличит ценность солнечной энергии на крышах для домохозяйств до 19% и увеличит технологическую и экономически оптимальную мощность до 25% к концу века в соответствии со сценарием «Путь репрезентативной концентрации 4.5». Это повышенное значение устойчиво к городам, домохозяйствам, сценариям будущего потепления и структурам розничных тарифов. Исследователи, монтажники и политики должны учитывать эту растущую ценность, чтобы максимизировать ценность солнечной энергии на крыше для домохозяйств и систем.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-024-01978-4

Наводнения неизменно считаются самыми разрушительными в финансовом отношении стихийными бедствиями во всём мире. Недавние наводнения в Нидерландах, странах Карибского бассейна и США привлекли внимание к рискам наводнений, возникающих из-за плювиальных и речных источников. Несмотря на общий опыт борьбы с наводнениями, в этих регионах применяются разные подходы и стратегии управления наводнениями из-за различий в управлении и масштабах, что позволяет провести сравнение тематических исследований по трём регионам. Ключевым, но часто отсутствующим фактором для оценки риска наводнения и ущерба на уровне участка является высота здания по сравнению с высотой затопления. Высоты первого этажа (First-floor elevations, FFE) являются критическим элементом уязвимости здания в случае затопления. Полисы страхования от наводнений в США требуют наличия FFE; однако существуют ограничения доступности данных. Во всех местах были измерены FFE с помощью дронов для оценки уязвимости сооружений к наводнениям. Профили уязвимости к наводнениям показали, что 64% зданий были уязвимы к той или иной форме наводнения, при этом 40% относились к «умеренному» или «сильному» наводнению, а средние значения высоты наводнения составляли -0,55 м, 0,19 м и 0,71 м в пределах территории США, Нидерландов и Пуэрто-Рико, соответственно. Пространственная статистика показала, что FFE несут большую ответственность за уязвимость к наводнениям на объектах в США, тогда как топография является более ответственной на объектах в Нидерландах и Пуэрто-Рико. Дополнительные результаты, полученные на участке в Пуэрто-Рико, показывают, что FFE и следующие по высоте отметки этажа уязвимы для будущего повышения уровня моря в результате паводков. Результаты, полученные в Нидерландах, служат поддержкой для разработки новых многоуровневых стратегий снижения риска наводнений, которые включают в себя рост высоты зданий. Обсуждаются рекомендации по будущей работе и то, как различные объекты могут получить значительную выгоду от ужесточения требований FFE.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2076-3263/14/4/109

Мониторинг выбросов метана имеет решающее значение для смягчения последствий изменения климата, поскольку он имеет относительно короткое время жизни в атмосфере (около 12 лет) и оказывает значительное радиационное воздействие. Для оценки политики и методов контроля метана большое значение имеет глубокое понимание выбросов метана. Дистанционное зондирование предлагает масштабируемые подходы к мониторингу выбросов метана в различных масштабах: от мониторинга с высоким разрешением из точечных источников до региональных и глобальных оценок. Спутниковый прибор TROPOMI ежедневно предоставляет данные XCH₄ по всему миру, предлагая возможность мониторинга метана с умеренным пространственным разрешением и приемлемым уровнем чувствительности. Чтобы сделать вывод о выбросах на основе данных TROPOMI, авторы использовали предыдущие оценки выбросов из глобальных и национальных кадастров, а также модель химического переноса GEOS-Chem для воспроизведения концентрации атмосферного метана наряду с фактическими наблюдениями TROPOMI. В этом исследовании выбросы метана в Торонто, Монреале, Нью-Йорке, Лос-Анджелесе, Хьюстоне и Мехико были оценены посредством аналитического решения байесовской инверсии с использованием облачной системы интегрированной инверсии метана (IMI). Используя результаты инверсий ансамбля и границ городов, средние общие выбросы были следующими: Торонто 230,52 Гг год^-1, Монреаль 111,54 Гг год^-1, Нью-Йорк 144,38 Гг год^-1, Лос-Анджелес 207,03 Гг год^-1, Хьюстон 650,16 Гг год^-1 и Мехико 280,81 Гг год^-1. Полученные в результате масштабные коэффициенты сетки варьировались от 0,22 до 6,2, что подразумевает занижение предварительных оценок выбросов метана в большинстве этих городов. Таким образом, это исследование подчёркивает ключевую роль дистанционного зондирования в точной оценке городских выбросов метана, что даёт информацию о необходимых усилиях по смягчению последствий изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-024-58995-8

Крупнейшие города Китая демонстрируют значительное оседание в результате деятельности человека.

Проседание, понижение поверхности суши Земли, является широко распространённым и иногда драматическим процессом. Потенциально 19% населения мира подвергается высокому риску попасть под действие этого процесса. Такое опускание вызвано рядом природных или антропогенных факторов, включая антропогенный отбор подземных жидкостей, который обычно считается наиболее важным фактором. Однако нынешнее понимание оседания является фрагментарным и качественным, включая измерения, объяснение причин, прогноз и соответствующие меры реагирования. Ao et al. (см. ниже) сообщают об использовании радиолокационной техники, называемой интерферометрическим радаром с синтезированной апертурой (InSAR), для картирования последовательных крупномасштабных измерений вертикального движения суши во всех основных городских районах Китая. Его успешное применение для количественной оценки оседания указывает путь к систематическому подходу к оценке его причин, а также потенциальных мер реагирования в реальном времени и в будущем. 

Национально-масштабная оценка оседания земель в крупных городах Китая

Массовой волне урбанизации в Китае может угрожать оседание земель. С помощью космического радиолокационного интерферометра с синтезированной апертурой авторы провели систематическую оценку оседания земель во всех крупных городах Китая в период с 2015 по 2022 гг. Из исследованных городских земель 45% оседают со скоростью более трёх миллиметров в год, а 16% оседают быстрее, чем на 10 миллиметров в год, затрагивая 29 и 7% городского населения соответственно. Проседание, по-видимому, связано с рядом факторов, таких как забор грунтовых вод и вес зданий. К 2120 году от 22 до 26% прибрежных земель Китая будут иметь относительную высоту ниже уровня моря, на которых проживает от 9 до 11% населения, из-за совокупного эффекта оседания городов и повышения уровня моря. Эти результаты подчёркивают необходимость усиления защитных мер для смягчения потенциального ущерба от проседания.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado9986

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl4366

Оценки глобального экономического ущерба от изменения климата отражают влияние ежегодных изменений температуры. Однако роль осадков, изменчивости температуры и экстремальных явлений пока неизвестна. Здесь, объединяя прогнозы климатических моделей с эмпирическими функциями «доза-реакция», переводящими изменения в средних значениях температуры и её изменчивости, характере осадков и экстремальных осадках в экономический ущерб, авторы показывают, что при +3°C глобальные средние потери достигают 10% валового внутреннего продукта с наихудшими последствиями (до 17%) в более бедных странах низких широт. По сравнению с годовым температурным ущербом, дополнительные воздействия прогнозируемой изменчивости и экстремальных явлений меньше и в них преобладает межгодовая изменчивость, особенно в более низких широтах. Однако учёт изменчивости и экстремальных значений при оценке функции «температурная доза-реакция» увеличивает глобальные экономические потери почти на два процентных пункта и усугубляет экономические последствия. Эти результаты требуют проведения оценок рисков для конкретного региона и интеграции других климатических переменных для лучшего понимания последствий изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-024-01990-8

Сдвиги в распространении видов являются обычной экологической реакцией на изменение климата, и глобальное повышение температуры часто считается основной движущей силой. Однако направления и темпы изменений в распределении сильно различаются в зависимости от вида, системы и исследований, что усложняет усилия по управлению и прогнозированию реакции биоразнообразия на антропогенные изменения. В этом обзоре авторы суммируют подходы к документированию изменений ареала вида, обсуждают, почему наблюдаемые сдвиги ареала часто не соответствуют ожиданиям, а также исследуют влияние изменений ареала вида на природу и общество. Большинство (59%) задокументированных сдвигов ареала направленно согласуются с изменением климата, согласно базе данных наблюдений за сдвигом ареала BioShifts. Однако многие наблюдаемые виды не сместились или сместились в направлениях, противоположных ожиданиям, основанным на температуре. Эти отстающие или противоречащие ожиданиям сдвиги могут быть объяснены дополнительными биотическими или абиотическими факторами, вызывающими сдвиги ареала, включая дополнительные нетемпературные климатические факторы, характеристики среды обитания и взаимодействие видов, которые обычно не учитываются в документации по сдвигу ареала. Понимание и управление сдвигами ареала потребует увеличения и объединения биологических данных наблюдений, обобщения закономерностей сдвига ареала между системами и прогнозирования сдвигов в сроки, важные для управления.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-024-00527-z

Авторы показывают, что последний ледниковый максимум обеспечивает более сильное ограничение равновесной чувствительности климата, размера глобального потепления из-за увеличения выбросов парниковых газов, после учёта температурных режимов. Обратные связи, управляющие равновесной чувствительностью климата, зависят от пространственных закономерностей температуры поверхности («эффекты закономерностей»); следовательно, использование последнего ледникового максимума для ограничения величины будущего потепления требует количественной оценки того, как температурные режимы создавали различные обратные связи во время охлаждения в последний ледниковый максимум по сравнению с современным потеплением. Объединив реконструкции ассимиляции данных с результатами атмосферных моделей, авторы показывают, что климат более чувствителен к воздействию последнего ледникового максимума, поскольку ледяные щиты усиливают внетропическое похолодание, где они дестабилизируют обратные связи. С учётом эффектов структуры последнего ледникового максимума медианная современная равновесная чувствительность климата составляет 2,4°C, 66% - в диапазоне от 1,7° до 3,5°C (от 1,4° до 5,0 °C, от 5 до 95%), исходя только из данных последнего ледникового максимума. Если объединить последний ледниковый максимум с другими доказательствами, то наилучшая оценка составит 2,9°C, 66% — в диапазоне от 2,4° до 3,5°C (2,1°–4,1°C, от 5 до 95%), что существенно сужает неопределённость по сравнению с недавними оценками.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk9461