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

 

Учёные стремятся объединить наблюдения экспериментов по потеплению глубоких почв во всём мире, чтобы лучше понять, как экосистемы, жизненно важные для продовольственной безопасности и здоровья окружающей среды, будут реагировать на изменение климата. 

Почвенные экосистемы играют фундаментальную роль в поддержании производства продуктов питания и волокон, улучшении качества и доступности воды, связывании углерода и обеспечении других социальных потребностей. Потепление климата влияет на способность почв предоставлять эти экосистемные услуги, что, вероятно, будет иметь серьёзные последствия для продовольственной безопасности и стабильности подземных и надземных экосистем. Чтобы прогнозировать и эффективно управлять этими последствиями, крайне важно понять, как почвенные процессы реагируют на повышение температуры. 

Учёные во всём мире проводят эксперименты по глубокому прогреванию почвы, в ходе которых слои почвы намеренно нагреваются, чтобы наблюдать за реакцией растений, почвы и микробов. Однако недавно исследователи осознали важность сравнения и интеграции результатов этих экспериментов, чтобы помочь выявить новые идеи. 

Глобальная сеть DeepSoil 2100 возникла в результате бесед среди почвоведов, организованных в 2020 году одним из авторов в ответ на потребность в координации. Сеть объединяет исследователей на местах и в лабораториях, разработчиков моделей, поставщиков данных и их пользователей, а также обеспечивает платформу для обмена практическими рекомендациями по проведению полевых экспериментов, отчётности по данным, обсуждения результатов и изучения синергии данных. В его цели входит синтез результатов экспериментов по потеплению почвы, повышение доступности этих результатов для более широкого научного сообщества и, в конечном итоге, содействие более обоснованным прогнозам и принятию решений относительно изменения климата и стратегий смягчения последствий и адаптации. 

Первые усилия сети DeepSoil 2100 заключались в объединении исследовательского сообщества для обмена знаниями и опытом и подготовки отправной точки для будущих исследований и синтеза. В марте 2023 года более 50 исследователей из более чем 10 стран собрались на семинар, проходивший в Университете Сорбонны в Париже, а последующая встреча состоялась в апреле 2023 года во время Генеральной ассамблеи Европейского союза геонаук (EGU) в Вене, Австрия. Дискуссии на этих встречах были сосредоточены вокруг новых областей для синтеза, цели обучения на основе различных экспериментов и вопросов, требующих совместного исследования. 

Необходимость более глубокого понимания 

Почвы претерпевают многочисленные взаимодействующие изменения по мере повышения температуры. Почвенные микроорганизмы обычно становятся более активными, ускоряя разложение органического вещества почвы и, в свою очередь, выброс углекислого газа (CO₂) в атмосферу. Эти изменения влияют на многие связанные функции почвы и могут усилить изменение климата. То есть большее количество CO₂ в атмосфере приводит к ещё большему парниковому потеплению, в результате чего почвы выделяют ещё больше CO₂. 

С другой стороны, повышенные температуры могут увеличить поглощение растениями углерода из атмосферы за счёт увеличения фотосинтеза, что может помочь компенсировать потери углерода в почве, вызванные потеплением. Кроме того, более высокие температуры могут существенно повлиять на влажность почвы и круговорот питательных веществ, что может положительно или отрицательно повлиять на рост растений и почвенные процессы. 

Модельные прогнозы реакции наземных экосистем на изменение климата, которые являются результатом нашего понимания изменения почвенных процессов и баланса между потерей и получением почвенного углерода, к сожалению, содержат значительные неопределённости, особенно в глобальном масштабе [Bradford et al., 2016]. Например, наземные компоненты в моделях системы Земли не представляют микробов в явном виде, не объясняют большинство механизмов, контролирующих скорость разложения органического вещества почвы, и имеют плохо определённые параметры для многих экосистем и процессов. 

Кроме того, текущие модельные прогнозы часто основываются на экспериментальных данных, собранных в основном из верхних 10-сантиметровых почвенных профилей [Yost and Hartemink, 2020]. Эти исследования дают представление о том, как потепление влияет на приповерхностные слои почвы, но они не отражают сложные взаимодействия и механизмы обратной связи, происходящие в более глубоких слоях. 

Глубокие почвы содержат более половины мировых запасов почвенного органического углерода [Rumpel, Kögel-Knabner, 2011; Jackson et al., 2017]. Эти более глубокие слои прогреваются так же быстро, как и приповерхностные слои почвы [Soong et al., 2020], но им уделяется меньше внимания. Однако в последние годы несколько независимых исследовательских групп по всему миру провели эксперименты по глубокому прогреванию почвы (рис. 1), обычно нагревая почву на глубине более 30 сантиметров ниже поверхности, чтобы изучить биогеохимические реакции растений и почвы. Этот подход обеспечивает лучшее представление всей сложной почвенной системы за счёт рассмотрения всех слоёв почвы. 

Эти новые эксперименты основаны на использовании подземных кабелей, инфракрасных обогревателей и даже естественного геотермального отопления для нагрева почв в широком диапазоне биомов [Hanson et al., 2017; O’Gorman et al., 2014], от лесов в умеренных и тропических зонах до тундры, торфяников, солончаков умеренного пояса и субарктических лугов (рис. 1). Эти усилия дают новое понимание реакции почвенного углерода, круговорота питательных веществ, растительности и почвенных микробов на потепление по всему профилю почвы. Например, недавние исследования показали более высокие потери углерода в почвах при потеплении в более глубоких слоях, чем в приповерхностных почвах в умеренных и субтропических лесах [Soong et al., 2021; Lin et al., 2018]. 

Рис. 1. Эксперименты по глубокому прогреванию почвы в сети DeepSoil 2100 распределены по всему миру, хотя в настоящее время все они находятся в Северном полушарии. Цветовая шкала указывает плотность органического углерода почвы (SOC) (в метрических тоннах на гектар) в слое почвы толщиной от 0 до 30 сантиметров. Глобальные оценки SOC были взяты из работы Hiederer and Köchy [2012]. 

Синтезированные данные этих экспериментов обеспечат основу для более глубокого и целостного понимания сложных взаимодействий между атмосферой и сушей, тем самым повышая точность прогнозов того, как наземные экосистемы под различным управлением будут реагировать на изменение климата. 

Глобальная база данных и новые области синтеза 

Одним из первых результатов DeepSoil 2100 станет база данных, заполненная наблюдениями в ходе экспериментов по глубокому прогреванию почвы, показанных на рис. 1, и многих других, насколько это возможно. Эти наблюдения включают вызванные потеплением изменения в запасах углерода в почве, дыхании почвы, корневой биомассе, составе почвенного микробного сообщества и многих других компонентах почвенной экосистемы. Участники встреч в 2023 году обсудили приоритеты для базы данных, которая будет включать оптимизированный конвейер ввода данных, адаптируемую и понятную структуру данных, а также доступный интерфейс, позволяющий пользователям легко извлекать данные. 

Приоритеты базы данных также включают открытый доступ и совместимость с существующими базами данных по углероду в почве. Для оптимизации взаимодействия авторы следуют моделям данных и шаблонам из последних успешных баз данных, таких как Международная база данных по радиоуглероду в почве (ISRAD), база данных по гармонизации данных о почвах (SoDaH) и база данных Международной сети по углероду в почве (ISCN) [например, Malhotra et al., 2019]. 

После встреч была создана предварительная база данных с подробной информацией о текущих экспериментах по глубокому прогреванию почвы, включая их местонахождение, подходы к прогреванию, продолжительность и глубину (включая расстояние от поверхности, горизонты почвы и плотность укоренения), а также параметры окружающей среды, такие как климат, почвы и растительность. Следующим шагом будет запрос исходных данных этих экспериментов после заключения соглашения об обмене данными. 

Участники встречи также обсудили, как новая база данных будет способствовать синтезу исследований и метаанализу, сравнению модельных данных, объединению прогнозов модели с данными для уточнения прогнозов и проверке гипотез с использованием полного массива доступных данных о глубоком потеплении почвы (рис. 2). Широкий спектр экосистем, охваченных экспериментальными данными в базе данных, позволит учёным оценить глобальные закономерности и движущие силы реакции на потепление почвы, одновременно выявляя ключевые различия и сходства между участками. Кроме того, учитывая продолжительность текущих экспериментов по потеплению глубоких слоёв почвы (более половины из которых проводятся уже более десяти лет), можно оценить, адаптируются ли экосистемные процессы к более высоким температурам, и сравнить краткосрочные и долгосрочные реакции на потепление почвы [например, Melillo et al., 2017; Walker et al., 2020]. 

Рис. 2. Первым крупным результатом сети DeepSoil 2100 станет глобальная база данных, собирающая данные наблюдений из существующих экспериментов по потеплению глубоких слоёв почвы. Эта база данных будет способствовать проведению синтеза и моделирования для решения ряда новых тем исследований, а также других видов деятельности. 

Синтетические исследования могут быть сосредоточены на том, как реакция круговорота углерода в почве внутри и между участками зависит от питательных веществ в почве и динамики влажности почвы. Повышение температуры может снизить влажность почвы и изменить доступность питательных веществ, и то и другое может изменить поведение ключевых компонентов углеродного цикла (например, растений и микробов) при длительном потеплении. Ещё одним механизмом, который следует учитывать, может быть сезонная и межгодовая изменчивость влажности почвы и питательных веществ. Например, ожидается, что дыхание почвы и валовая первичная продуктивность (скорость, с которой растения улавливают солнечную энергию во время фотосинтеза) будут наиболее чувствительны к потеплению во время сезонных переходов от засушливых условий к влажным, что, вероятно, обусловлено увеличением доступности азота. 

Синтез глобальных данных о глубоких почвах также будет полезен для получения понимания динамики и реакции на потепление почвенных организмов, ответственных за круговорот углерода и питательных веществ, стехиометрию растений и почвы (относительный баланс питательных веществ и других присутствующих элементов), а также надземную и подземную структуру поступления углерода. Все эти факторы в совокупности влияют на стабильность и состав почвенных экосистем, а также на плодородие почвы для растений. 

Другие синтетические исследования могут изучить глубинные реакции на потепление, включая изменения в производстве CO₂ в почве и запасах органического углерода в почве, а также изменения в химических компонентах органического вещества почвы и возрастном распределении углерода в почве по профилю почвы. Ожидается, что различная реакция на потепление почвы с глубиной будет зависеть от таких факторов, как влажность почвы, плотность корней, активность почвенной фауны и взаимодействие между органическим веществом почвы и её минералами. 

Изучение процессов в зонах укоренения по сравнению с процессами в насыпной почве на экспериментальных участках является ещё одной богатой областью для совместных исследований с помощью DeepSoil 2100. Почвенные субстраты и доступность питательных веществ различаются в зависимости от профиля почвы, а также изменения в подземном поступлении таких материалов, как корневые экссудаты (соединения, клетки корня), опосредуют многие микробные и почвенные процессы, потенциально влияя на долгосрочные реакции на потепление на глубине. Скоординированные полевые эксперименты с использованием изотопной маркировки могли бы дополнить такие исследования, например, для изучения того, как конкретные пулы углерода и питательных веществ изменяются с потеплением. Кроме того, лабораторные эксперименты по инкубации при контролируемой температуре могут быть полезны для выяснения процессов, ответственных за изменения, вызванные потеплением, фиксируемые во время полевых наблюдений. 

Призыв к междисциплинарным исследованиям глубоких слоёв и данным 

Для более глубокого понимания влияния климата и его изменения на подземную биогеохимию необходимы комплексные междисциплинарные исследования, включающие скоординированный отбор проб на разных экспериментальных площадках и на разных глубинах почвы. Участники сети DeepSoil 2100 проводят исследования в ряде биомов, но некоторые типы экосистем и географические регионы не представлены, например, экосистемы засушливых земель и экосистемы в Африке, Океании и Южном полушарии в целом (рис. 1). 

Поощряется проведение новых экспериментов по потеплению глубоких слоёв почвы, особенно в этих непредставленных областях, и авторы готовы предоставлять экспертные знания и поддержку исследователям, планирующим такие эксперименты, связывая их с учёными, участвующими в уже существующих усилиях. Также приветствуется присоединение к сети представителей текущих экспериментальных проектов, ещё не связанных с DeepSoil 2100. 

Междисциплинарное глобальное сотрудничество между экспериментаторами, учёными, работающими с данными, и разработчиками моделей является незаменимым. Благодаря такому сотрудничеству можно проводить комплексные исследования, разрабатывать стандартизированные протоколы для полевых и лабораторных экспериментов, а также достигать значительных успехов в построении точных моделей, позволяющих получить представление о динамике всей почвы и о том, как она меняется по мере нагревания земли. Только благодаря этим знаниям станет возможным адекватно адаптировать управление экосистемами в будущем. 

Проблемы в будущих исследованиях баз данных и синтеза могут возникнуть из-за различий в структурах данных и методологиях, используемых на экспериментальных площадках, но открытый диалог и совместное обучение, проводимые через сеть DeepSoil 2100, предоставляют возможности преодолеть эти препятствия. Объединяя данные нескольких экспериментов в единую стандартизированную базу данных, DeepSoil 2100 способствует обмену данными по всему миру и способствует более обоснованному принятию решений для устранения глубокого воздействия глобального потепления на почвенные процессы и, как следствие, на экосистемы и общество. 

Цитируемая литература

Bradford, M. A., et al. (2016), Managing uncertainty in soil carbon feedbacks to climate change, Nat. Clim. Change, 6(8), 751–758, https://doi.org/10.1038/nclimate3071.

Hanson, P. J., et al. (2017), Attaining whole-ecosystem warming using air and deep-soil heating methods with an elevated CO₂ atmosphere, Biogeosciences, 14(4), 861–883, https://doi.org/10.5194/bg-14-861-2017.

Hiederer, R., and M. Köchy (2012), Global Soil Organic Carbon Estimates and the Harmonized World Soil Database, Inst. for Environ. and Sustainability, Ispra, Italy, https://doi.org/10.2788/13267.

Jackson, R. B., et al. (2017), The ecology of soil carbon: Pools, vulnerabilities, and biotic and abiotic controls, Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst., 48, 419–445, https://doi.org/10.1146/annurev-ecolsys-112414-054234.

Lin, W., et al. (2018), Warming exerts greater impacts on subsoil than topsoil CO₂ efflux in a subtropical forest, Agric. For. Meteorol., 263, 137–146, https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2018.08.014.

Malhotra, A., et al. (2019), The landscape of soil carbon data: Emerging questions, synergies and databases, Prog. Phys. Geogr., 43(5), 707–719, https://doi.org/10.1177/0309133319873309.

Melillo, J. M., et al. (2017), Long-term pattern and magnitude of soil carbon feedback to the climate system in a warming world, Science, 358(6359), 101–105, https://doi.org/10.1126/science.aan2874.

O’Gorman, E. J., et al. (2014), Climate change and geothermal ecosystems: Natural laboratories, sentinel systems, and future refugia, Global Change Biol., 20(11), 3,291–3,299, https://doi.org/10.1111/gcb.12602.

Rumpel, C., and I. Kögel-Knabner (2011), Deep soil organic matter—A key but poorly understood component of terrestrial C cycle, Plant Soil, 338(1), 143–158, https://doi.org/10.1007/s11104-010-0391-5.

Soong, J. L., et al. (2020), CMIP5 models predict rapid and deep soil warming over the 21st century, J. Geophys. Res. Biogeosci., 125(2), e2019JG005266, https://doi.org/10.1029/2019JG005266.

Soong, J. L., et al. (2021), Five years of whole-soil warming led to loss of subsoil carbon stocks and increased CO₂ efflux, Sci. Adv., 7(21), eabd1343, https://doi.org/10.1126/sciadv.abd1343.

Walker, T. W. N., et al. (2020), A systemic overreaction to years versus decades of warming in a subarctic grassland ecosystem, Nat. Ecol. Evol., 4(1), 101–108, https://doi.org/10.1038/s41559-019-1055-3.

Yost, J. L., and A. E. Hartemink (2020), How deep is the soil studied—An analysis of four soil science journals, Plant Soil, 452(1–2), 5–18, https://doi.org/10.1007/s11104-020-04550-z.

Ссылка: https://eos.org/science-updates/how-are-deep-soils-responding-to-warming

 

В конце декабря 2015 года наблюдалось экстремальное потепление вблизи Северного полюса, когда температура на высоте 2 метра поднялась выше 0°C. Это конкретное событие было приписано циклонам и связанному с ними проникновению влаги. Однако в исторических записях мало что известно о характеристиках и движущих силах подобных событий. Здесь, используя данные реанализа Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды, версия 5 (ERA5), авторы изучают эти зимние экстремальные потепления с температурой выше 0°C на высоте 2 метра в точках сетки в высоких широтах Арктики (севернее 80° с.ш.), произошедших в 1980–2021 гг. В ERA5 такие явления экстремального потепления в зимнее время можно обнаружить только в атлантическом секторе. Во многих узлах сетки они встречаются редко, а в некоторые зимы полностью отсутствуют. Более того, даже если они происходят, они, как правило, кратковременны: большинство событий длятся менее суток. Изучая баланс их поверхностной энергии, авторы обнаружили, что эти события с увеличением широты переходят из режима, в котором доминирует турбулентный тепловой поток, в режим, в котором доминирует нисходящее длинноволновое излучение. Положительные аномалии давления на уровне моря, которые напоминают блокировку над северной Евразией, идентифицированы как ключевой фактор, способствующий этим событиям, поскольку они могут эффективно отклонять распространяющиеся на восток циклоны в сторону полюсов, что приводит к интенсивному вторжению влаги и тепла в высокие широты Арктики. При использовании алгоритма обнаружения атмосферных рек, роль атмосферных рек в содействии возникновению этих экстремальных потеплений, определённых в масштабе точек сетки, чётко определяется количественно. Важность атмосферных рек в возникновении этих событий возрастает с увеличением широты. Севернее примерно 83° с.ш. 100% этих событий произошли в условиях атмосферных рек, что подтверждает их важную роль в возникновении этих событий. За последние четыре десятилетия частота, продолжительность и масштаб этих событий значительно возросли. Поскольку Арктика продолжает нагреваться, частота, продолжительность и масштаб этих явлений, вероятно, возрастут, что будет иметь серьёзные последствия для местного морского льда, гидрологического цикла и экосистемы.

 

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/24/4451/2024/

 

 

Сокращение выбросов метана (CH₄) для ограничения потепления до 1,5°C можно отслеживать путём одновременного анализа концентрации CH₄ и его изотопного состава (δ¹³C, δD). На основе реконструкций временных тенденций, широтного и вертикального градиента CH₄ и δ¹³C с 1985 по 2020 гг. с использованием модели переноса химии атмосферы авторы показали (1) сокращение выбросов в результате добычи нефти и газа с 1990-х годов, стабилизировавших темпы роста концентрации атмосферного CH₄. в конце 1990-х и начале 2000-х годов, и (2), что выбросы от сельскохозяйственных животных, утилизация отходов и добыча угля способствовали увеличению выбросов CH₄ с 2006 года. Эти результаты не подтверждают ни рост выбросов в результате добычи нефти и газа в течение 1990–2020-х гг., о котором сообщалось в реестре EDGARv6, ни значительное увеличение нетрадиционных выбросов с 2006 года, о котором сообщает реестр GAINSv4. Общие выбросы от ископаемого топлива оставались стабильными с 2000 по 2020 гг., скорее всего, потому, что снижение выбросов в результате добычи нефти и газа в некоторых регионах компенсировало увеличение выбросов от добычи угля в Китае.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01286-x

 

Ожидается, что высокие облака, образующиеся в результате тропической конвекции, уменьшатся по площади по мере потепления климата, а радиационная обратная связь, обусловленная этим изменением, уже давно является предметом споров. В недавней оценке чувствительности климата Всемирная программа исследований климата определила, что эта обратная связь в основном отрицательная, хотя и со значительной неопределённостью. Авторы исследуют реакцию облаков, используя подход, рассматривающий высокие облака как часть оптического континуума, а не как объекты с фиксированной непрозрачностью. Показано, что существенная отрицательная обратная связь не подтверждается ансамблем атмосферных моделей высокого разрешения. Скорее, модели предполагают, что изменения площади облаков и непрозрачности вместе действуют как слабо положительная обратная связь. Положительный компонент непрозрачности возникает из-за непропорционального сокращения площади толстых, охлаждающих климат облаков по сравнению с тонкими, согревающими климат облаками. Это говорит о том, что область толстых облаков тесно связана со скоростью конвективного опрокидывания, которая, как ожидается, замедлится с потеплением, тогда как область тонких облаков находится под влиянием других, менее определённых процессов. Положительная обратная связь заметно отличается от предыдущих оценок и приводит к сдвигу на +0,3°C медианной оценки равновесной чувствительности климата по сравнению с предыдущей оценкой.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-024-01420-6

 

Антропогенное потепление может изменить крупномасштабные структуры циркуляции в атмосфере, что может иметь серьёзные последствия для регионального климата и экстремальных погодных явлений. Наблюдаемые термодинамические изменения во внетропических бореальных зонах с высокой степенью уверенности объясняются антропогенными выбросами, но большинство изменений циркуляции - нет. В частности, не только то, что в предыдущем наборе климатических моделей большинство из них не фиксируют недавнее ослабление траекторий бореальных летних штормов, но и количественная оценка роли антропогенных выбросов в ослаблении траекторий недавних штормов до сих пор не проводилась. Авторы использовали новейший набор климатических моделей, которые, как обнаружено, адекватно отражают ослабление недавних штормов и показывают, что это ослабление связано с антропогенными выбросами. Эти выбросы привели к более быстрому потеплению в высоких широтах, а связанное с этим уменьшение температурного градиента к полюсу ослабило штормы. Физическая согласованность между данными моделей и реанализов повышает уверенность в прогнозируемом ослаблении, представляющим собой региональные риски, включая экстремально жаркую и засушливую погоду летом.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00640-2

 

Изменение климата может повлиять на сельское хозяйство на разных уровнях – от заводов до ферм и учреждений – но эти последствия трудно измерить и последовательно спрогнозировать. Предлагается статистический подход для оценки чувствительности сельскохозяйственных систем к различным аспектам изменения климата и моделирования будущих изменений, включающих адаптацию человека. Применение этого подхода к ситуации в Бразилии показывает, что климат оказывает сильное влияние на урожайность и доходы от сельского хозяйства и приводит к дефолту крупного банка государственного сектора. Прогнозы на будущее предполагают рост доходности и волатильности доходов в середине столетия, а также более высокие темпы дефолтов, вызванных изменением климата, что создаёт соответствующие риски для финансовых учреждений. Таким образом, этот подход способен отразить часто трудно моделируемые возникающие климатические риски и служить основой для более индивидуальных подходов к повышению устойчивости. 

Эффективная политика адаптации к изменению климата требует понимания того, как воздействия связаны с местоположением и уязвимостью, размерами климатической системы, которая изменится больше всего, и где антропогенное воздействие будет наиболее драконовским, а также институтов, лучше всего подходящих для реагирования. Предлагается простой метод для более достоверного сопоставления эмпирических статистических оценок ущерба, полученных на основе недавних наблюдений за погодой и её последствиями, с прогнозируемыми будущими изменениями климата и предлагаемыми ответными мерами. Сначала авторы анализируют данные о сельскохозяйственном производстве и погашении кредитов в Бразилии, чтобы понять уязвимость к историческим изменениям более предсказуемых компонентов - температуры и осадков (тенденция и сезонность), а также к потрясениям (как локальным, так и в более крупных пространственных масштабах). Эти анализируемые погодные изменения за последние два десятилетия объясняют более 50% колебаний урожайности основных сельскохозяйственных культур Бразилии и, что особенно важно, могут быть построены таким же образом для будущих климатических прогнозов. Объединив эти оценки со скорректированными на предвзятость климатическими моделями с пространственной детализацией для Бразилии, авторы обнаружили увеличение различий в урожайности и доходах (включая большее число плохих лет и худших результатов) и более высокий уровень дефолтов по сельскохозяйственным кредитам в середине века. Результаты в этом контексте указывают на два особенно острых аспекта уязвимости: усиление сезонности и местные идиосинкразические шоки способствуют ухудшению результатов, наряду с уменьшением способности пространственно коррелированных («ковариатных») шоков смягчать эти последствия через цены. Эти результаты показывают, что стратегии устойчивости должны быть сосредоточены на таких институтах, как хранение воды, финансовые услуги и перестрахование.

 

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2215677121

 

Повышение уровня моря приводит к затоплению многолетней мерзлоты на суше в Арктике, превращая её в подводную многолетнюю мерзлоту. Подводная многолетняя мерзлота, толщина которой местами превышает 700 м, подстилает ~1,8 млн км² арктического континентального шельфа. Изменения уровня моря в течение ледниково-межледниковых циклов контролируют распределение и толщину подводной многолетней мерзлоты, однако ни одна модель многолетней мерзлоты не учитывает ледниковую изостатическую корректировку, которая отклоняет местный уровень моря от среднего глобального значения из-за изменений в нагрузке льда и океана. Авторы включили ледниковую изостатическую корректировку в панарктическую модель подводной многолетней мерзлоты в расчёт на последние 400 000 лет. Такое включение значительно уменьшает современную толщину подводной многолетней мерзлоты, главным образом из-за гидроизостатических эффектов, а также деформации, связанной с ледяными щитами Северного полушария. Кроме того, было продлено моделирование на 1000 лет вперёд для сценариев выбросов, изложенных в шестом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Обнаружено, что подводная многолетняя мерзлота сохраняется при сценарии с низкими выбросами, но в основном исчезает при сценарии с высокими выбросами.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-45906-8 

 

Неполное сгорание в процессе лесных пожаров в бореальных лесах оставляет после себя наследственные обратные связи между растениями и почвой, как известно, ограничивающие биоразнообразие растений. Эти ограничения могут препятствовать улавливанию углерода после пожара, осложняя переход экосистем к моделям роста растительности, которые способны компенсировать ускоренное теплом разложение почвы в условиях изменения климата. Авторы исследовали условия возобновления роста растений через два года после 49 отдельных естественных лесных пожаров, охватывающих почти весь климатический диапазон бореальной Фенноскандии, чтобы определить локальные и региональные факторы, способствующие восстановлению ранней растительности. Минимальное восстановление хвойных пород было обнаружено при широком диапазоне интенсивности пожаров, хотя остаточная органическая структура почвы и растений была связана с ограниченным ростом разнообразной более адаптированной к теплу растительности, такой как широколиственные деревья. Это двойное ограничение регенерации совпало с увеличением концентрации бактерий-разрушителей в почве при повышении среднегодовой температуры, что потенциально увеличивало выделение углерода из почвы. Эти результаты показывают, что значительные части бореального региона в настоящее время подвергаются риску продления послепожарных периодов суммарных выбросов углерода в атмосферу из-за ограничений биоразнообразия растений, вызванных лесными пожарами и изменением климата.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01333-7