Арктические экстремумы — не просто постепенные тенденции — меняют экосистемы. Постоянный мониторинг жизненно важен для выявления, понимания и реагирования на эти трансформационные события.

Арктика нагревается быстрее, чем любой другой регион на Земле (1), и этот факт десятилетиями доминировал в заголовках и научных исследованиях. Большинство исследований и моделей были сосредоточены на постепенных изменениях средней температуры и осадков (2). Эти средние значения лежат в основе нарративов о «зеленении Арктики», таянии многолетней мерзлоты и смещении ареалов видов (3). Однако, как показывает статья Аалто и его коллег в этом номере журнала Science Advances, такая перспектива упускает из виду критически важный аспект: экстремальные явления (4).

Авторы показывают, что Арктика вступила в новую эру биоклиматических экстремальных явлений; волны тепла, засухи, дожди на снегу и зимние потепления участились и распространились по пространству (5, 6). Эти явления — не просто аномалии; это экологические деструкторы, способные вызвать каскадные последствия, затмевающие десятилетия постепенных изменений (7). Понимание этого сдвига имеет важное значение для прогнозирования реакции экосистем, сохранения биоразнообразия и разработки стратегий адаптации для арктических сообществ.

Аалто и др. (4) вышли за рамки грубой климатологии и среднегодовых значений и изучили данные высокого разрешения за семь десятилетий из реанализа ERA5-Land, синтезированные в наборе данных ARCLIM (4). Такой подход позволяет выявлять кратковременные, но биологически значимые экстремальные явления, события, которые традиционные 30-летние средние значения скрывают.

Хотя долгосрочные тенденции потепления широко распространены, экстремальные явления демонстрируют поразительную пространственную неоднородность. Волны тепла резко участились в Канадском Высокоарктическом архипелаге (5), засухи – в континентальной Сибири, а дожди на снегу – в Северной Европе (6). Почти треть арктической территории сейчас испытывает экстремальные явления, которых не было в середине XX века (4).

Экстремальные события выводят организмы за пределы физиологических порогов, вызывая отмирание растительности, изменение потоков углерода и гибель диких животных (3, 8, 9). Один-единственный зимний дождь на снегу может опустошить популяции копытных, покрыв корма льдом (6, 8), в то время как волны тепла в сочетании с засухой ускоряют гибель кустарников и высыхание почвы (5). Эти последствия проявляются за несколько дней, но ощущаются на протяжении десятилетий (7).

Выявление и интерпретация экстремальных явлений требуют постоянного наблюдения в точном масштабе. В настоящее время ряд исследований, таких как работа Аалто и др. (4), используют данные реанализа, но полевые измерения остаются редкими и неравномерными (4). Без надёжного долгосрочного мониторинга мы рискуем столкнуться с «слепыми пятнами» в понимании экологических переломных моментов и не сможем предвидеть обратную связь с глобальными климатическими системами (8). Мониторинг должен одновременно связывать компоненты арктического ландшафта, ледники, пресную воду, а также наземные и прибрежные экосистемы.

Они могут влиять друг на друга при возникновении экстремальных событий (7), как и при более постепенных изменениях (8). Они могут влиять друг на друга при возникновении экстремальных событий (7), как и при более постепенных изменениях (8). Связующим элементом между ландшафтами является тонкий баланс обмена углерода внутри экосистем. Тщательное понимание этих взаимосвязей, подверженных влиянию климата и экстремальных явлений, имеет огромное значение для понимания и смягчения изменения климата. Суммарный баланс углерода в экосистемах учитывает все потоки углерода, включая как вертикальный, так и горизонтальный обмен углерода между экосистемами и атмосферой (9). Он интегрирует такие процессы, как фотосинтез, автотрофное и гетеротрофное дыхание, а также горизонтальный перенос углерода. Однако эти компоненты часто рассматривались изолированно. Например, обмен между сушей и атмосферой, горизонтальные потоки растворённого органического углерода и их связь с гидрологическими путями или воздействием выпаса скота обычно рассматриваются отдельно.

Рассмотрение всех компонентов потока обеспечивает всестороннюю оценку способности экосистемы на ландшафтном уровне функционировать либо как поглотитель углерода, либо как его источник. Взаимосвязанные реакции могут быть глубоко затронуты как медленными, так и резкими изменениями факторов, влияющих на климат. Мониторинг и понимание всех отдельных компонентов необходимы для оценки состояния экосистемы, определяемого её устойчивостью и функциональной стабильностью, а также для понимания её роли в совокупной долгосрочной реакции на экстремальные события (9).

Почему это важно не только для Арктики? Потому что благодаря этим взаимосвязанным процессам экстремальные явления усиливают обратную связь, влияющую на глобальный климат. Отмирание растительности снижает поглощение углерода (3); таяние многодетней мерзлоты высвобождает парниковые газы (7); изменение снежного режима влияет на альбедо. Эти процессы чувствительны к кратковременным событиям, а не только к медленным тенденциям (4, 7).

Более того, экстремальные явления бросают вызов стратегиям адаптации. Инфраструктура, рассчитанная на постепенное потепление, может выйти из строя при внезапном таянии или наводнении (9). Коренные общины, зависящие от предсказуемых сезонных циклов, сталкиваются с повышенным риском из-за непредсказуемой погоды. При планировании природоохранных мероприятий необходимо учитывать изменчивость, а не только средние значения (3).

Дальнейшие исследования должны проводиться по нескольким направлениям. Современные модели земной системы, долгое время анализируемые с точки зрения изменений среднего состояния, нуждаются в целенаправленной калибровке для динамики экстремальных событий, частоты, интенсивности и комплексных событий, чтобы улучшить прогнозы устойчивости экосистем и обратной связи углерода (4, 7).

Продукты реанализа бесценны, но проверка на местах остаётся крайне важной. Инвестиции в арктические метеостанции, дистанционное зондирование и экологический мониторинг уменьшат неопределённость и улучшат системы раннего предупреждения (4). Важно связать биоклиматические экстремальные явления с биологическими реакциями на разных уровнях, от экспрессии генов до изменений биомов (3). Понимание пороговых значений позволит проводить оценку рисков выбросов парниковых газов, биоразнообразия и средств к существованию (7).

Политики должны признавать экстремальные явления как движущие силы изменений. Стратегии адаптации, от проектирования инфраструктуры до управления дикой природой, должны включать сценарии острых нарушений, а не только постепенные тенденции (10). Арктика не просто нагревается; она становится более нестабильной. Экстремумы стали новой нормой, и их экологические последствия глубоки. Постоянный мониторинг и смена парадигмы, от средних значений к изменчивости, крайне важны как для науки, так и для общества.

Ссылки
1 M. Rantanen, A. Y. Karpechko, A. Lipponen, K. Nordling, O. Hyvärinen, K. Ruosteenoja, T. Vihma, A. Laaksonen, The Arctic has warmed nearly four times faster than the globe since 1979. Commun. Earth Environ. 3, 168 (2022).
2 I. H. Myers-Smith, J. T. Kerby, G. K. Phoenix, J. W. Bjerke, H. E. Epstein, J. J. Assmann, C. John, L. Andreu-Hayles, S. Angers-Blondin, P. S. A. Beck, L. T. Berner, U. S. Bhatt, A. D. Bjorkman, D. Blok, A. Bryn, C. T. Christiansen, J. H. C. Cornelissen, A. M. Cunliffe, S. C. Elmendorf, B. C. Forbes, S. J. Goetz, R. D. Hollister, R. de Jong, M. M. Loranty, M. Macias-Fauria, K. Maseyk, S. Normand, J. Olofsson, T. C. Parker, F. J. W. Parmentier, E. Post, G. Schaepman-Strub, F. Stordal, P. F. Sullivan, H. J. D. Thomas, H. Tømmervik, R. Treharne, C. E. Tweedie, D. A. Walker, M. Wilmking, S. Wipf, Complexity revealed in the greening of the Arctic. Nat. Clim. Chang. 10, 106–117 (2020).
3 G. K. Phoenix, J. W. Bjerke, Arctic browning: Extreme events and trends reversing Arctic greening. Glob. Change Biol. 22, 2960–2962 (2016).
4 J. Aalto, M. Kämäräinen, M. Rantanen, P. Niittynen, G. Phoenix, J. Lenoir, I. Maclean, M. Luoto, A new era of bioclimatic extremes in the terrestrial Arctic. Sci. Adv. 12, eadw5698 (2026).
5 S. Dobricic, S. Russo, L. Pozzoli, J. Wilson, E. Vignati, Increasing occurrence of heat waves in the terrestrial Arctic. Environ. Res. Lett. 15, 024022 (2020).
6 J. Cohen, H. Ye, J. Jones, Trends and variability in rain-on-snow events. Geophys. Res. Lett. 42, 7115–7122 (2015).
7 T. R. Christensen, M. Lund, K. Skov, J. Abermann, E. López-Blanco, J. Scheller, M. Scheel, M. Jackowicz-Korczynski, K. Langley, M. J. Murphy, M. Mastepanov, Multiple ecosystem effects of extreme weather events in the Arctic. Ecosystems 24, 122–136 (2021).
8 N. M. Schmidt, J. Reneerkens, J. H. Christensen, M. Olesen, T. Roslin, An ecosystem-wide reproductive failure with more snow in the Arctic. PLoS Biol. 17, e3000392 (2019).
9 E. López-Blanco, M. Väisänen, E. Salmon, C. P. Jones, N. M. Schmidt, H. Marttila, A. Lohila, S. Juutinen, J. Scheller, T. R. Christensen, The net ecosystem carbon balance (NECB) at catchment scales in the Arctic. Front. Environ. Sci. 13, 1544586 (2025).
10 J. E. Box, K. P. Nielsen, X. Yang, M. Niwano, A. Wehrlé, D. van As, X. Fettweis, M. A. Ø. Køltzow, B. Palmason, R. S. Fausto, M. R. van den Broeke, B. Huai, A. P. Ahlstrøm, K. Langley, A. Dachauer, B. Noël, Greenland ice sheet rainfall climatology, extremes, and atmospheric river rapids. Meteorol. Appl. 30, e2140 (2023).

 

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aee7980