Засушливые земли имеют низкую биологическую продуктивность по сравнению с незасушливыми, что делает многие виды человеческой деятельности на них чувствительными к долгосрочным тенденциям. Тенденции индекса засушливости на протяжении нескольких десятилетий указывают на рост засушливости в засушливых районах, что связано с увеличением случаев опустынивания. Прогнозы на будущее показывают дальнейшее увеличение засушливости из-за изменения климата, что позволяет предположить, что площади засушливых земель будут расширяться. Напротив, спутниковые наблюдения указывают на увеличение продуктивности растительности. С учётом прошлой несогласованности между изменениями Индекса засушливости и наблюдаемыми изменениями растительности будущая эволюция продуктивности растительности на засушливых землях остаётся неопределённой. Авторы использовали подход, основанный на данных, чтобы показать, что увеличение засушливости в засушливых районах не приведёт к общей потере продуктивности растительности. По прогнозам, до 2050 года в большинстве засушливых земель мира продуктивность растительности увеличится из-за изменения климата. Индекс засушливости не будет хорошим индикатором состояния засушливых земель в будущем климате. Обнаружено значительное повышение продуктивности растительности засушливых земель из-за эффекта удобрений углекислым газом (CO₂), который сводится на нет изменениями климата не более чем в 4% засушливых земель мира, вызывающими опустынивание. Эти регионы включают части северо-востока Бразилии, Намибии, западного Сахеля, Африканского Рога и Центральной Азии.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01463-y

Озон в тропосфере является парниковым газом и загрязнителем; следовательно, необходимо дополнительное понимание движущих сил его эволюции. Эль-Ниньо-Южное колебание (ЭНЮК) - основной климатический режим, который может способствовать изменениям тропосферного озона. Тем не менее, существует неопределённость относительно причинного влияния ЭНЮК на тропосферный озон в условиях потепления. Авторы исследовали связи между ЭНЮК и тропосферным озоном, используя данные моделей CMIP6 за период 1850–2014 гг. Полученные результаты показывают, что воздействие ЭНЮК на тропосферный озон в основном наблюдается над океанами, в то время как влияние ЭНЮК над континентами в основном незначительно. Весенний приземный озон более чувствителен к ЭНЮК по сравнению с другими сезонами. Реакция озона на ЭНЮК может варьироваться в зависимости от конкретных уровней давления воздуха в тропосфере. Эти реакции слабы в средней тропосфере и сильнее в верхней и нижней тропосфере. Модели CMIP6 имеют высокую степень согласованности при моделировании характеристик ЭНЮК по озону в нижней, средней и верхней тропосфере. Хотя реакция тропического тропосферного озона на ЭНЮК согласуется с предыдущими работами, эти результаты показывают, что воздействие ЭНЮК на тропосферный озон над северной частью Тихого океана, американским континентом и регионами средних широт южной части Тихого, Атлантического и Индийского океанов может быть значительным и более значимым, чем предполагалось ранее.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/24/6555/2024/

Методы уточнения наблюдений, основанные на взаимосвязи между прошлой тенденцией глобального потепления и прогнозируемым потеплением в различных климатических моделях, использовались Межправительственной группой экспертов по изменению климата для уменьшения неопределённости в прогнозах потепления. Внутренняя изменчивость климата в восточной части тропической части Тихого океана, связанная с так называемым интерференционным эффектом, ослабляет эту взаимосвязь, а с ней и наблюдаемую в последние десятилетия тенденцию потепления. Авторы показывают, что ослабление этой изменчивости до уровня наблюдаемой тенденции глобального среднего потепления в качестве ограничения приводит к более высоким и узким диапазонам потепления XXI века, чем в других методах. В то время как в отчёте Межправительственной группы экспертов по изменению климата указано, что потепление вряд ли превысит 2°C при сценарии с низкими выбросами, результаты авторов показывают, что потепление, вероятно, превысит 2°C при том же сценарии и, следовательно, ограничить глобальное потепление уровнем значительно ниже 2°C будет труднее, чем предполагалось ранее. Однако снижение неопределённостей в этих прогнозах могло бы принести пользу планированию адаптации.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-024-02017-y

Антропогенные выбросы аэрозолей и газов-предтеч (precursor gases) существенно изменились за последние несколько десятилетий во всём мире. В этом исследовании система явной маркировки источников аэрозолей (EAST) объединена с энергетической экзамасштабной моделью системы Земли версии 1 (E3SMv1) для количественной оценки изменений концентраций антропогенных аэрозолей, вкладов источников и их последующего радиационного воздействия в четырёх основных регионах выбросов по всему миру в 1850–1980, 1980–2010 и 2010–2017 гг. В Северной Америке и Европе изменения в антропогенных PM_2,5 были главным образом вызваны изменениями в выбросах местных энергетических и промышленных секторов. Местный промышленный сектор вызвал самое большое увеличение выбросов PM_2,5 в Восточной Азии в 1980–2010 гг. и снижение в 2010–2017 гг. В Южной Азии увеличение выбросов, связанных с энергетикой, доминировало над повышением уровней PM_2,5 в течение 1980–2017 гг. В течение 1850–1980 гг. увеличение выбросов из Северной Америки способствовало увеличению концентрации PM_2,5 в Европе на 1,7 мг м^-2, а источники из Европы также были ответственны за увеличение содержания PM_2,5 в Восточной и Южной Азии. Азии примерно на 1,0 мг м^-2. В течение 1980–2010 гг. Восточная Азия способствовала увеличению концентрации PM_2,5 в Северной Америке и Европе на 0,4–0,6 мг м^-2, тогда как вклад Южной Азии составил около 0,3 мг м^-2. В течение 2010–2017 гг. вклад Восточной Азии в содержание PM_2,5 в Северной Америке, Европе и Южной Азии снизился на 0,3–0,6 мг м^-2 из-за действий по очистке воздуха в Китае, в то время как вклад Южной Азии всё ещё увеличивается из-за постоянного роста выбросов в Южной Азии. Исторические изменения в аэрозолях оказали влияние на эффективное радиационное воздействие посредством взаимодействия аэрозоля и радиации (ERF_ari). В течение 1980–2010 гг. сокращение количества аэрозолей в Северной Америке привело к положительному изменению ERF_ari (эффект потепления) в Европе, а снижение количества аэрозолей в Европе вызвало эффект потепления в России и северном Китае. Изменения ERF_ari от увеличения и уменьшения аэрозолей в Китае в 1980–2010 и 2010–2017 гг. соответственно сопоставимы по величине. Постоянное увеличение содержания аэрозолей в Южной Азии с 1980 по 2017 год привело к отрицательным изменениям ERF_ari (похолодание) в Южной Азии, Юго-Восточной Азии и южном Китае.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/24/6509/2024/

Большие ансамбли глобальной температуры представлены для трёх климатических сценариев: исторического (2006–2016 гг.) и потепления на 1,5°C и на 2,0°C выше доиндустриального уровня. Каждый сценарий имеет 700 элементов (70 расчётов в год в течение десяти лет) средних температур за 6 часов с разрешением 0,833° / 0,556° (долгота / широта) над поверхностью суши. Данные были получены с использованием среды моделирования климата Climateprediction.net (CPDN) для запуска модели общей циркуляции HadAM4 из Центра Хэдли Метеорологического бюро Великобритании только в атмосфере. Погрешности в моделируемой температуре были выявлены и исправлены с использованием квантильного картирования с эталонными данными о температуре из ERA5. Данные хранятся в репозитории Центра анализа экологических данных Совета природных и экологических исследований Великобритании в виде файлов NetCDF V4.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-024-03400-2

Среду в высоких широтах называют полярными пустынями из-за отсутствия в ней жидких поверхностных вод и ограниченного потенциала их потока и хранения. Несмотря на ограниченность, подземные воды являются важнейшим ресурсом, обеспечивающим постоянные запасы жидкой воды и вносящим вклад в основной сток рек. Изменение климата приводит к таянию Арктики и изменяет время и доступность воды, что имеет последствия для экосистем, человеческих сообществ и промышленности. Эта работа представляет собой пересмотренную концептуальную модель источников воды и путей стока в регионах сплошной многолетней мерзлоты с упором на неглубокие грунтовые воды. Эта модель предполагает потенциал увеличения поверхностного стока грунтовых вод, поскольку Арктика продолжает меняться из-за потепления и оттепели. 

Вода является ограниченным ресурсом в арктических водоразделах с постоянной многолетней мерзлотой, поскольку условия замерзания зимой и непроницаемость многолетней мерзлоты ограничивают её хранение и связь между поверхностными и глубокими грунтовыми водами. Тем не менее, грунтовые воды по-прежнему могут быть важным источником поверхностных вод в таких условиях, питая источники и большие поля наледи, которых много в холодных регионах, и создавая сток, когда осадки редки. Источником грунтовых вод являются надмерзлотные талики или более глубокие региональные водоносные горизонты, что повлияет на доступность воды, поскольку Арктика продолжает нагреваться и оттаивать. Предыдущие исследования неоднозначно оценивают роль глубоких грунтовых вод, что приводит к неопределённости в отношении наличия воды в Арктике и изменения водных ресурсов. Авторы проанализировали химический состав и время пребывания весенних и речных вод в зоне сплошной многолетней мерзлоты Аляски, простирающейся от гор до прибрежной равнины. Химический состав воды и индикаторы возраста показывают, что поверхностные воды преимущественно образуются в результате недавних осадков и имеют короткое (<50 лет) время пребывания в подземных слоях. Дистанционное зондирование свидетельствует о тенденции изменения площади наледей за последние 37 лет, а также о корреляции между площадью наледей и летней температурой предыдущего года. В совокупности эти данные показывают, что на поверхностные воды в регионах сплошной многолетней мерзлоты могут влиять короткие пути течения и неглубокие водоносные горизонты «надмерзлоты», которые очень чувствительны к климатическим и гидрологическим изменениям в ежегодных временных масштабах. Несмотря на отсутствие связи с региональными водоносными горизонтами, продолжающееся потепление и таяние многолетней мерзлоты могут способствовать углублению неглубоких подземных водоносных горизонтов и созданию неглубоких таликов, обеспечивая некоторую устойчивость арктических пресноводных экосистем.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2317873121

Водоносные горизонты содержат самые большие запасы незамёрзшей пресной воды, что делает грунтовые воды критически важными для жизни на Земле. На удивление мало известно о том, как подземные воды реагируют на потепление поверхности в пространственных и временных масштабах. Сосредоточив внимание на диффузионном переносе тепла, авторы моделируют текущие и прогнозируемые температуры грунтовых вод в глобальном масштабе. Показано, что грунтовые воды на глубине зеркала грунтовых вод (исключая районы многолетней мерзлоты), по консервативным прогнозам, потеплеют в среднем на 2,1°C в период с 2000 по 2100 гг. при сценариях средних выбросов. Однако региональные модели потепления грунтовых вод на мелководье существенно различаются из-за пространственной изменчивости изменения климата и глубины зеркала грунтовых вод. Самые низкие показатели прогнозируются в горных регионах, таких как Анды или Скалистые горы. Показано, что повышение температуры подземных вод влияет на тепловой режим ручьев, экосистемы, зависящие от подземных вод, водные биогеохимические процессы, качество подземных вод и геотермальный потенциал. Результаты свидетельствуют, что к 2100 году, следуя сценариям средних выбросов, от 77 до 188 миллионов человек, по прогнозам, будут жить в районах, где температура грунтовых вод превышает самый высокий порог температуры питьевой воды, установленный любой страной.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-024-01453-x

Экстремальные условия ветра и осадков (ЭУВО) могут серьёзно повлиять на природные и социально-экономические системы. Однако понимание будущих изменений, движущих сил и неопределённостей ЭУВО в условиях более тёплого климата ограничено. Здесь, анализируя это событие как в океанах, так и на суше с помощью современных климатических моделей, авторы обнаружили сдвиг к полюсам случаев возникновения ЭУВО к концу XXI века с заметным увеличением в широтах, превышающих 50° в обоих полушариях, и уменьшением в субтропиках около 25°. Интенсификация ЭУВО происходит примерно на 90% суши по всему миру и наиболее выражена при сценарии высоких выбросов. Большинство изменений частоты и интенсивности ЭУВО (около 70% и 80% соответственно) обусловлены изменениями экстремальных осадков. Также выявлены большие неопределённости в изменениях ЭУВО, которые можно понять на региональном уровне, рассматривая различия климатических моделей в тенденциях движущих сил ЭУВО. Эти результаты дают представление о понимании изменений ЭУВО в условиях более тёплого климата, способствуя разработке надёжной региональной стратегии адаптации.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL110135

Знания о практике адаптации к изменению климата постепенно смещаются от акцента на барьерах и ограничениях к пониманию факторов, способствующих этим изменениям. Авторы подводят итоги знаний о факторах адаптации посредством систематического обзора литературы. Это обзор эмпирических статей, объясняющих, как возможна адаптация, показывает, что в литературе существует тенденция сосредотачиваться на тематических исследованиях местного масштаба. Во всех исследованиях некоторые факторы кажутся более важными, чем другие, включая ресурсы (особенно деньги), осведомленность о климатических рисках и мерах реагирования, лидерство, объединение социального капитала, а также поддержку институтов более высокого уровня. Этот анализ также выявляет значительные пробелы в знаниях о факторах влияния, включая те, которые влияют на изменения в региональных/провинциальных и национальных правительствах, в частном секторе, а также в неместных некоммерческих и неправительственных организациях.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s44168-024-00128-y

Ключевые долгоживущие парниковые газы (CO₂, CH₄ и N₂O), пожалуй, являются сегодня одними из наиболее изученных компонентов атмосферы Земли; однако попытки предсказать или объяснить тенденции или даже краткосрочные изменения содержания этих газовых примесей не всегда успешны. Инфракрасная спектроскопия — признанный метод наземного долговременного мониторинга газового состава атмосферы. Настоящая статья посвящена анализу новых данных о содержании в столбе CO₂, CH₄ и N₂O, полученных из ИК-спектров Солнца высокого разрешения в течение 2009–2022 гг. на станции атмосферного мониторинга NDACC СПбГУ (59,88° с.ш., 29,83° в.д., 20 м над уровнем моря). В статье представлены ​​информация о системе FTIR (инфракрасном преобразовании Фурье), установленной на станции СПбГУ, а также обзор методов, используемых для извлечения CO₂, CH₄ и N₂O. Тенденции содержания основных парниковых газов и уровни их достоверности оценивались с использованием оригинального подхода, сочетающего метод Ломб-Скаргла с методами перекрёстной проверки и начальной загрузки. В результате выявлены следующие четырнадцатилетние (2009–2022 гг.) тренды содержаний в столбе: (0,56 ± 0,01)% год^-1 для CO₂; (0,46 ± 0,02)% год^-1 для CH₄; (0,28 ± 0,01)% год^-1 для N₂O. Проведено сравнение с тенденциями на основе данных численного моделирования EMAC. Тенденции выбросов парниковых газов, наблюдаемые на площадке СПбГУ, согласуются с результатами мониторинга in situ, выполненного в том же географическом месте, а также с независимыми оценками темпов роста глобальных объёмных отношений смеси, полученными сетью ГСА и Лаборатории глобального мониторинга NOAA. Существует разумное согласие между тенденциями содержаний в столбе CH₄ и N₂O за 2009–2019 гг., которые были получены на основе измерений FTIR в трёх местах: на площадке СПбГУ, обсерватории Исаньи и Атмосферной обсерватории Университета Торонто.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/16/11/1996