Ожидается, что в ближайшие десятилетия пространственная структура антропогенного аэрозоля резко изменится, и глобальный состав аэрозоля станет относительно более поглощающим. Тем не менее, климатическому воздействию этой изменяющейся пространственной структуры уделялось относительно мало внимания, в частности его воздействию на глобальное среднее эффективное радиационное воздействие. Здесь, используя модельные эксперименты, авторы показали, что эффективное радиационное воздействие поглощающих аэрозолей сильно варьируется в зависимости от их местоположения, что обусловлено быстрой корректировкой облаков и циркуляции. Эти эксперименты генерируют положительное эффективное радиационное воздействие в ответ на аэрозольное поглощение в средних широтах и ​​большинстве тропических регионов, а также сильную «горячую точку» отрицательного эффективного радиационного воздействия в ответ на аэрозольное поглощение над тропической западной частью Тихого океана. Кроме того, эти разнообразные реакции могут быть надёжно связаны с изменениями в атмосферной динамике и подчёркивают важность «эффекта аэрозольной структуры» для переходного воздействия регионального аэрозоля от сжигания биомассы.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-022-01415-4

Облака регулируют поверхностный энергетический баланс Гренландского ледяного щита за счёт конкурирующих эффектов затенения коротковолнового и улавливания длинноволнового излучения. Однако относительная важность этих эффектов в пределах узкой зоны абляции Гренландии, где образуется почти весь сток талой воды, остаётся плохо оцененной. Здесь использовано машинное обучение с целью объединения спутниковых наблюдений MODIS, CloudSat и CALIPSO для оценки радиационного облачного эффекта с высоким разрешением. Для периода 2003–2020 гг. обнаружено, что изменение облачности на 1% оказывает незначительное влияние (±0,16 Вт м⁻²) на летние суммарные радиационные потоки в зоне абляции, поскольку эффекты потепления и охлаждения облаков компенсируются. Однако к 2100 г. (сценарий SSP5-8.5) радиационные потоки в зоне абляции станут более чем в два раза более чувствительными (±0,39 Вт м⁻²) к изменениям облачности из-за снижения альбедо поверхности. Таким образом, точное представление облаков будет приобретать всё большее значение для прогнозирования вклада Гренландского ледяного щита в глобальное повышение уровня моря.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-31434-w

Создав первую в своем роде климатологию подъёма шлейфа лесных пожаров в десятилетнем масштабе на западе США и Канады, авторы выявили тенденции к увеличению высоты шлейфов, аэрозольной нагрузки наверху и приповерхностного дыма на всём Западе Америки. Положительные и значительные тенденции шлейфов свидетельствуют о растущем воздействии лесных пожаров на западе США на качество воздуха в масштабах от местного до континентального и подтверждают мнение о том, что лесные пожары могут оказывать возрастающее влияние на региональный климат. Выявленные тенденции проявляются в регионах увеличения выбросов от лесных пожаров и их интенсивности, что предполагает связь с обусловленными климатом тенденциями к усилению активности лесных пожаров. Кроме того, временные ряды активности шлейфов указывают на возможное ускорение тенденций за последние годы, так что будущие воздействия на качество воздуха и региональный климат могут превысить те, которые предполагаются линейной аппроксимацией данных за несколько десятилетий. Эти выводы имеют серьёзные последствия для здоровья человека и усугубляют озабоченность по поводу связи климата и лесных пожаров.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-022-16607-3

Точная оценка будущего глобального потепления из-за увеличения выбросов парниковых газов остаётся проблемой для науки о климате, главным образом потому, что до сих пор неясно, как изменится низкая облачность при потеплении. В то время как низкая облачность поддерживается тонким балансом сложных физических процессов, прогностический индекс низкой облачности может быть получен из крупномасштабных профилей температуры и водяного пара, реакция которых на потепление является более надёжной. Здесь показано, что недавно предложенный индекс, полученный на основе неравенства критерия вовлечения верхней облачности*, хорошо предсказывает сокращение низкой облачности из-за повышения температуры поверхности моря. Это подтверждает ожидания климатических моделей о том, что низкая облачность будет усиливать глобальное потепление, и приведёт к уменьшению неопределённости в климатических прогнозах. 

То, как субтропический покров с низкой облачностью над поверхностью океана отреагирует на глобальное потепление, является основным источником неопределённости в отношении будущего изменения климата. Хотя оценочная сила инверсии является хорошим прогностическим индексом покрова с низкой облачностью, она имеет серьёзное ограничение при применении для оценки изменений его вследствие потепления: покров с низкой облачностью уменьшается, несмотря на увеличение оценочной силы инверсии в расчётах будущего с помощью глобальных климатических моделей. В этой работе, используя самые современные модели, авторы показали, что недавно предложенный оценочный индекс вовлечения верхней кромки облаков последовательно уменьшается с покровом с низкой облачностью при более тёплой температуре поверхности моря. Для смоделированного прогнозируемого роста температуры поверхности моря оценочный индекс вовлечения верхней кромки облаков может ограничить обратную связь субтропического покрова с низкой облачностью над поверхностью океана до –0,41 ± 0,28% K−1 (90%-ный доверительный интервал), подразумевая практически определённую положительную обратную связь. Оценочный индекс вовлечения верхней кромки облаков физически объясняет эвристическую модель изменений покрова с низкой облачностью на основе линейной комбинации изменений оценочной силы инверсии и температуры поверхности моря в предыдущих исследованиях с точки зрения процессов захвата верхней части облаков.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2200635119

*Вовлечение облаков - смешивание облачного и чистого воздуха на границе облаков.

В исследовании рассматривается взаимосвязь между ростом городов, изменением климата и риском наводнения в Дохе, Катар, регионе, где наблюдается беспрецедентный рост городов за последние четыре десятилетия. С этой целью исследуются основные этапы роста городов Дохи и влияние климатических факторов в этот период. Затем была построена физически обоснованная гидрологическая модель для имитации поверхностного стока и количественной оценки риска наводнений. Наконец, корреляция Пирсона использовалась для проверки потенциальной связи между риском наводнения, изменением климата и ростом городов. Обследование показало, что с 1984 по 2020 гг. площади городских территорий выросли на 777%, а незастроенных земель сократились на 54,7%. Кроме того, в Дохе наблюдались различные климатические изменения с заметным повышением температуры воздуха (+ 8,7%), уменьшением скорости приземного ветра (-19,5%) и уменьшением потенциальных потерь на эвапотранспирацию (-33,5%). Рост площади городских территорий и возмущение климатических параметров вызвали увеличение стока на 422%, что позволяет предположить, что рост городов способствовал этому больше, чем изменение климатических параметров. Коэффициент корреляции Пирсона между риском наводнения и ростом городов был высоким (0,83) и значимым при p < 0,05. Риск наводнения имеет сильную значимую положительную (отрицательную) корреляцию с температурой воздуха (скоростью ветра) и умеренную положительную (отрицательную) корреляцию с осадками (потенциальной эвапотранспирацией). Эти результаты открывают путь для интеграции мер по снижению риска наводнений в местные планы городского развития и адаптации к изменению климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-022-16475-x

Уменьшение зимней сплочённости морского льда в Баренцевом и Карском морях существенно влияет на климат за счёт увеличения потока тепла в атмосферу. Тем не менее, прошлые темпы уменьшения сплочённости морского льда в этом регионе занижаются в расчётах большинства климатических моделей Проекта CMIP6. Здесь показано, что климатические модели могут воспроизвести тренд сплочённости морского льда в Баренцевом и Карском морях в период 1970–2017 гг., когда изменчивость температуры поверхности моря в районе Гольфстрима обеспечена наблюдениями. Ограниченное потепление Гольфстрима интенсифицирует перенос океанического тепла в Баренцево и Карское моря, что усиливает сокращение сплочённости морского льда. Линейные тренды между сплочённостью морского льда и температурой поверхности моря имеют высокую корреляцию в ансамбле CMIP6, это позволяет предположить, что вызванная внешними факторами составляющая повышения температуры поверхности Гольфстрима объясняет до 56% вынужденного тренда сплочённости морского льда в Баренцево-Карском регионе. Таким образом, будущее потепление Гольфстрима может стать важным фактором снижения сплочённости морского льда.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-31117-6

Несмотря на мрачные выводы оценочных докладов Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) в отношении глобального потепления и его воздействия на климат Земли, экосистемы и человеческое общество, скептицизм, утверждающий, что прогнозируемое глобальное потепление является тревожным или, по крайней мере, завышенным, всё ещё сохраняется. Учитывая годы, прошедшие с тех пор, как были опубликованы прогнозы будущего климата, послужившие основой для IV, V и VI оценочных докладов МГЭИК, теперь можно ответить на этот фундаментальный вопрос: было ли прогнозируемое глобальное потепление завышено или занижено. В этом исследовании представлено сравнение наблюдений и будущих температурных прогнозов CMIP3, CMIP5 и CMIP6. Результаты показывают, что глобальное потепление, прогнозируемое всеми анализируемыми CMIP и будущими климатическими сценариями, оказалось несколько ниже наблюдаемого. Наблюдаемое потепление ближе к верхнему уровню прогнозируемых, это свидетельствует о том, что будущие климатические сценарии CMIP с более высокими выбросами парниковых газов представляются наиболее реалистичными. Эти результаты показывают, что прогнозы будущего потепления CMIP были несколько консервативными вплоть до 2020 года, что может свидетельствовать об аналогичном смещении в сторону холода в их прогнозах потепления до конца текущего столетия. Однако, учитывая проанализированные здесь короткие будущие периоды, выводы о потеплении на более длительных временных масштабах нельзя делать с уверенностью, поскольку внутренние свойства моделей могут играть важную роль во временных масштабах 20 лет и меньше.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-022-16264-6

В настоящем исследовании изучается влияние антропогенных воздействий (ANT) на приземные температуры воздуха (SAT) в Восточной Азии в течение длительного периода (1850–2014 гг.) с использованием новых наборов данных Проекта CMIP6. На основе мультимодельного ансамбля CMIP6 были исследованы исторические (ХХ век) и будущие (XXI век) прогнозы изменений SAT. Расчёты показывают, что в течение 1850–2014 гг. комбинация ANT и естественного (NAT) воздействия (ALL = ANT + NAT) увеличивала SAT в Восточной Азии на 0,031°C/10 лет, в то время как большое увеличение на 0,08°C/10 лет связано с выбросами парниковых газов. Воздействие ANT быстро увеличивалось после 1969 года. В результате изменение SAT увеличивалось со скоростью 0,268°C/10 лет и 0,255°C/10 лет при воздействии эмиссии парниковых газов и при варианте ALL, соответственно. Выбросы парниковых газов, вызванные деятельностью человека, были доминирующими факторами, определяющими рост SAT, и они также будут способствовать существенным тенденциям к потеплению в будущем. Кроме того, был использован оптимальный метод с целью обозначить влияние воздействия ANT на изменение климата в Восточной Азии. В двухсигнальном анализе воздействие ANT было чётко обнаружено и отделено от форсинга NAT. В анализе с тремя сигналами эффект парниковых газов был доминирующим и отделён от воздействий антропогенного аэрозоля и NAT. Будущие прогнозы на период с 2015 по 2100 гг. были рассмотрены на основе сценариев социально-экономических траекторий выбросов CMIP6.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-022-16110-9

Климат северного полушария испытывал различные когерентные зимние климатические тенденции в течение нескольких десятилетий в стратосфере, тропосфере, океане и криосфере. Однако общая механистическая структура, связывающая эти тенденции, не установлена. Здесь, используя долгосрочное нестационарное вынужденно-связанное моделирование климата, показано, что большие части когерентных многодесятилетних изменений в северном полушарии могут быть интерпретированы в рамках затухающих связанных стратосферных/тропосферных/океанских колебаний. Вызванная волнами, распространяющаяся вниз положительная стратосферно-тропосферная северная кольцевая мода и связанное с ней стратосферное охлаждение инициируют запаздывающее термохалинное усиление атлантической термохалинной циркуляции и внетропических атлантических вихрей. Это увеличивает перенос тепла океаном к полюсу, приводя к таянию арктического морского льда, усилению потепления в Арктике и крупномасштабному потеплению в Атлантике, что, в свою очередь, инициирует вызванное волнами, распространяющееся вниз отрицательное значение северной кольцевой моды и стратосферное потепление и тем самым меняет фазу колебаний. Эта связанная изменчивость повышает эффективность статистических моделей, прогнозирующих дальнейшее ослабление Североатлантического колебания, похолодание в Северной Атлантике и задержку в зимний период морского льда в Северной Атлантике и Арктике, а также глобальную поверхностную температуру, как и в 1950–1970-х годах.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-022-00275-1

Скорость и масштабы вклада Антарктического ледникового щита в глобальное повышение уровня моря после 2100 г. остаются весьма неопределёнными. Однако прошлые изменения Антарктического ледникового щита дают возможность понять современное и будущее поведение ледниковых щитов. В этом обзоре описано, как Антарктический ледниковой щит развивался в течение доиндустриального голоцена, от 11 700 лет назад до 1850 года нашей эры. Выделены три основные фазы поведения ледникового щита: период быстрой потери объёма льда во всех секторах в раннем и среднем голоцене; отступление вглубь современной границы ледникового щита на некоторых участках с последующим его наступлением; и продолжающаяся потеря объёма льда в нескольких секторах в течение последних нескольких тысячелетий, а в некоторых районах до и в индустриальную эпоху. Глобальный уровень моря повысился на 2,4–12 м из-за периода быстрого таяния антарктического льда и, возможно, снизился на 0,35–1,2 м из-за последующего наступления ледника. Изменения в Антарктическом ледниковом щите во время голоцена, вероятно, были вызваны процессами, аналогичными действующим сегодня и прогнозируемым в будущем, которые связаны с океаническими и атмосферными условиями, а также топографией дна. Необходима дальнейшая работа, чтобы лучше понять эти процессы и количественно оценить вклад Антарктики в прошлые изменения уровня моря.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-022-00309-5