Спутниковая лазерная альтиметрия точно измеряет высоты поверхности Земли и изменения во времени, отслеживая ключевые климатические переменные. Эти наблюдения изменили понимание системы Земли, выявив изменения и динамику во всех сферах. В этом обзоре авторы освещают вклад в науку о Земле и климате трёх спутниковых миссий НАСА по лазерной альтиметрии: Ice, Cloud and land Elevation Satellite (ICESat; 2003–2009 гг.), ICESat-2 (с 2018 г. по настоящее время) и Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI; с 2018 г. по настоящее время). За два десятилетия наблюдений спутниковая альтиметрия выявила снижение криосферы, включая потерю 320 Гт год^-1 глобального материкового льда в Гренландии и Антарктиде, а также 30%-ное уменьшение объёма зимнего морского льда в Арктике в период с 2003 по 2021 гг. Наблюдения также сыграли ключевую роль в понимании экосистем на суше, предоставив данные о гидросфере (показано, что 57% сезонной изменчивости запасов наземной воды на Земле происходит из водоёмов, управляемых человеком) и биосфере (показано, что запасы углерода в лесах глобально увеличились из-за экономического роста, несмотря на потерю эквивалента ~8 Гт CO₂ в результате землепользования). В атмосфере эти данные позволили оценить глобальное вертикальное распределение облаков, долю аэрозоля и перенос пыли и дыма. В настоящее время не планируется продолжать миссию спутниковой лазерной альтиметрии с ICESat-2 и GEDI, что ставит под угрозу сбор критически важных данных, необходимых для принятия решений и управления окружающей средой.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-023-00508-8

В этом исследовании количественно определяется, как изменения температуры и осадков повлияют на интенсивность и продолжительность экстремальных пожаров по всей Европе. Анализируется влияние ряда прогнозов изменения климата на пожары по сравнению с базовым уровнем пожарной опасности с использованием 30-летнего реанализа ERA5. Результаты показывают, что в районах южной Европы может произойти десятикратное увеличение вероятности возникновения катастрофических пожаров в любой конкретный год при умеренном сценарии CMIP6. Если глобальные температуры достигнут порога +2°C, Центральная и Северная Европа также станут более уязвимыми к лесным пожарам во время засухи. Повышенная вероятность экстремальных пожаров в условиях потепления климата в сочетании с продлением пожароопасного сезона в среднем на одну неделю в большинстве стран создаст дополнительную нагрузку на способность Европы справиться с ситуацией в ближайшие десятилетия.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00575-8

Это исследование представляет собой основу для объяснения изменений речного стока совокупным воздействием эксплуатации водохранилищ, изменений земной поверхности и изменчивости климата. Авторы разделили данные на естественные и «затронутые» периоды. Для естественного периода была разработана превосходящая существующие модели интегрированная модель долгой краткосрочной памяти и случайного леса для точного моделирования как средних, так и экстремальных значений стока. Эта модель затем использовалась для оценки стока, не затронутого деятельностью человека в период воздействия. Полученные результаты указывают на стабильные средний годовой сток и средний сток сезона дождей с уменьшением максимумов сезона дождей и увеличением средних значений в засушливый сезон, в то время как экстремальные значения остались практически неизменными. Модель Будыко, включающая реконструированный сток, показала, что осадки и изменения земной поверхности являются преобладающими факторами, влияющими на изменения стока во влажный и засушливый сезоны соответственно, а воздействие на поверхность суши становится более выраженным в период воздействия для обоих сезонов. Деятельность человека доминирует в изменении стока в засушливый сезон (93,9%), при этом изменение климата составляет 6,1%, а в сезон дождей имеет место соотношение 64,5% к 35,5%. Изменение климата и деятельность человека спонтанно привели к сокращению стока в сезон дождей и увеличению стока в засушливый сезон. Установлено, что только регулирование водохранилищ связано с антропогенными изменениями стока, в то время как последствия изменений земной поверхности остаются неоднозначными. Эти выводы подчёркивают растущее влияние антропогенных факторов на гидрологические экстремальные явления и количественно определяют роль водохранилищ в воздействии деятельности человека на сток.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/2/164

Во многих регионах планеты в последние десятилетия наблюдается рост пожарной активности. Хотя такое увеличение согласуется с потеплением и засухой в условиях продолжающегося изменения климата, движущие механизмы остаются неопределёнными. Авторы исследуют влияние увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере на будущую пожарную активность, используя семь моделей системы Земли. С учётом времени удвоения концентрации углекислого газа мультимодельное среднее процентное изменение его выбросов при пожаре составляет 66,4 ± 38,8% (по сравнению с концентрациями углекислого газа 1850 года при фиксированных тогдашних условиях землепользования). Существенное увеличение связано с усилением роста растительности за счёт биогеохимического воздействия углекислого газа на уровне 60,1 ± 46,9%. Напротив, радиационное воздействие углекислого газа, включая потепление и высыхание, приводит к незначительной реакции выбросов углерода при пожаре - 1,7 ± 9,4%. Хотя модельное представление пожарных процессов остаётся неопределённым, эти результаты показывают важность динамики растительности для будущего увеличения активности пожаров в условиях роста содержания углекислого газа, что может иметь важные последствия для политических решений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01228-7

В рамках инициативы по скоординированному региональному моделированию Med-CORDEX (Координированный эксперимент по даунскейлингу регионального климата) представлена обновлённая версия региональной модели системы Земли ENEA-REG, предназначенная для даунскейлинга по Средиземноморскому бассейну моделей, используемых в CMIP6. Региональная ESM включает связанные компоненты атмосферы (WRF), океана (MITgcm), суши (Noah-MP, встроенный в WRF) и рек (HD) с пространственным разрешением 12 км для атмосферы, 1/12° для океана и 0,5° для модели укоренения реки. Для нынешнего климата выполнен ретроспективный прогноз (на основе реанализа) и историческое моделирование (на основе глобальной климатической модели) за временной период 1980–2014 гг. Оценка показывает, что региональная ESM надёжно воспроизводит среднее состояние, пространственную и временную изменчивость соответствующих переменных атмосферы и океана. Кроме того, авторы анализируют будущую эволюцию (2015–2100 гг.) европейско-средиземноморского климата по трём различным сценариям (SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP5-8.5), уделяя особое внимание нескольким важным климатическим переменным и климатическим индикаторам воздействия. Среди прочего, результаты показывают, как в сценариях SSP2-4.5 и SSP5-8.5 интенсивность, частота и продолжительность морских волн тепла продолжат увеличиваться до конца столетия, а аномалии до 2°C, считающиеся экстремальными в начале этого столетия, будут настолько частыми, что менее чем через сто лет станут нормой по сценарию SSP5-8.5. В целом, полученные результаты демонстрируют улучшение благодаря связи «воздух-море» с высоким разрешением для представления событий со значительными воздействиями, таких как морские волны тепла и высота уровня моря.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-023-07064-3

Европейский центр среднесрочного прогноза погоды (ECMWF) от имени Службы управления чрезвычайными ситуациями «Copernicus» (CEMS) недавно расширил предложение данных о пожарной опасности в Хранилище климатических данных (CDS), включив в него набор прогнозов пожарной опасности с увеличенным сроком заблаговременности до 7 месяцев. Набор данных включает индексы пожарной опасности для трёх различных моделей, разработанных в Канаде, США и Австралии. Индексы рассчитываются с использованием Системы сезонного прогнозирования ECMWF 5 (SEAS5) и сверяются с соответствующим реанализом пожарной опасности на основе реанализа ECMWF (ERA5). Набор данных находится в открытом доступе за период с 1981 по 2023 гг. и будет регулярно обновляться, предоставляя ресурс для оценки предсказуемости пожароопасной погоды в сезонном временном масштабе. Набор данных дополняет доступность сезонных прогнозов, предоставляемых Службой управления чрезвычайными ситуациями Copernicus в режиме реального времени.
Предварительный анализ показывает, что глобальные аномальные условия пожарной погоды можно с уверенностью прогнозировать на один месяц вперёд. В некоторых регионах прогноз может распространяться на два месяца вперёд. В большинстве ситуаций за пределами этого горизонта прогнозы не демонстрируют большего успеха, чем климатология. Однако возможно расширенное окно прогнозирования, до 6-7 месяцев вперёд, когда аномальная пожарная погода является результатом крупномасштабных явлений, таких как Эль-Ниньо - Южное колебание и Диполь Индийского океана, часто способствующих обширным пожарам в таких регионах, как Индонезия и Австралия.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-024-02948-3

Погодные особенности, такие как внетропические циклоны (ВТЦ), атмосферные реки и фронты, способствуют выпадению значительного количества осадков во всём мире. Однако предыдущие оценки того, насколько эти отдельные особенности способствуют осадкам, очень чувствительны к субъективно выбранным показателям. Кроме того, нет информации о том, как эти погодные особенности способствуют выпадению осадков к полюсу от 60° широты. Чтобы устранить эти недостатки, авторы вводят более надёжный метод атрибуции, применимый на всех широтах. На основе ERA5 они представляют первую глобальную климатологию влияния циклонов, фронтов, осей переноса влаги (ОПВ; подобных атмосферным рекам особенностей) и вспышек холода, а также их комбинаций на летние и зимние осадки, а также экстремальные атмосферные осадки. Большая часть осадков в средних широтах приходится на сочетание ВТЦ, фронтов и ОПВ (28%), в то время как в полярных регионах большая часть осадков выпадает только в категории ВТЦ (27%). Экстремальные осадки во всех внетропических регионах преимущественно связаны с сочетанием ВТЦ, фронтов и ОПВ (46%). В средних широтах сочетание ВТЦ, фронтов и ОПВ происходит почти в четыре раза чаще во время экстремальных событий по сравнению с обычными. 

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/4/JCLI-D-23-0293.1.xml

В настоящее время не существует стандартизированной структуры или показателей для оценки результатов региональных климатических моделей осадков. Из-за этого может быть сложно провести однозначное сравнение их эффективности между регионами или исследованиями, или с моделями глобального климата с более грубым разрешением. Чтобы решить эту проблему, авторы представили первые шаги к созданию динамичной, но стандартизированной системы сравнительного анализа, которую можно использовать для оценки качества модели при моделировании различных характеристик осадков. Бенчмаркинг отличается от типичной оценки модели тем, что он требует априорного установления ожиданий в отношении производительности. Эта структура имеет бесчисленное множество применений для поддержки научных исследований, оценивающих эффективность моделей, информируют о приоритетах разработки моделей и помогают заинтересованным сторонам в принятии решений, предоставляя структурированную методологию для определения модели, подходящей для целей оценки климатических рисков и стратегий адаптации. Хотя эту структуру можно применять к региональным климатическим моделям в любой пространственной области, авторы демонстрируют её эффективность на примере Австралии, используя моделирование с высоким разрешением 0,5° × 0,5° ансамбля CORDEX-Australasia. Предоставлены рекомендации по выбору показателей и прагматичных пороговых значений для сравнительного анализа в зависимости от применения системы. Сюда входит верхний уровень минимальных стандартных показателей для установления минимального эталонного стандарта для текущей оценки климатических моделей. Указаны многочисленные применения этой структуры с использованием отзывов, полученных от потенциальных сообществ пользователей. Авторы призывают научное сообщество и сообщество пользователей использовать эту структуру, адаптируя тесты и включая дополнительные показатели, специфичные для их применения. 

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/4/JCLI-D-23-0317.1.xml

Авторы количественно оценивают повышение возникновения резких изменений в океанической окружающей среде под воздействием антропогенного воздействия на климат, используя результаты модели системы Земли с помощью нового метода анализа, который сравнивает временную эволюцию применяемых воздействий с развитием локальных изменений состояния океана, характеризуемых температурой, концентрацией кислорода и концентрацией карбонат-ионов. Посредством расчётов на многовековом интервале в эксперименте с моделью системы Земли показано, что такое увеличение не является полностью обратимым после того, как избыточные выбросы парниковых газов вернутся к нулю. Увеличение частоты региональных резких изменений условий морской среды ещё не учтено должным образом в анализах воздействия на климат, которые обычно связывают сдвиги экосистем с крупномасштабной изменчивостью или экстремальными явлениями. Таким образом, оценки оставшихся целевых показателей выбросов парниковых газов должны быть более консервативными.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL106192

Эксперты провели серию совещаний в ВМО для продвижения глобальной инициативы "Раннее предупреждение для всех", а также действий по улучшению управления водными ресурсами и уменьшению опасностей, связанных с водой. Согласно отчету ВМО о состоянии глобальных водных ресурсов, ни одна страна в 2022 году не располагала своевременными и точными гидрологическими данными для поддержки принятия решений на основе фактических данных и принятия мер на раннем этапе. Система гидрологического статуса и прогнозов ВМО (HydroSOS), которая в настоящее время находится в стадии технической разработки и регионального внедрения, призвана решить эту задачу. Вся эта деятельность ВМО входит в сферу ответственности Группы по координации гидрологии, аналитического центра ВМО по гидрологии. Группа интегрирует гидрологическую работу ВМО в более широкую глобальную водную повестку дня и работает над продвижением долгосрочных амбиций ВМО в области водных ресурсов.

Ссылка: https://wmo.int/media/news/wmo-experts-advance-action-water-and-early-warnings