Потеря кислорода в океане из-за потепления не является повсеместной. В Атлантическом океане на глубине более одного км наблюдается потеря кислорода в субполярных широтах, но в субтропиках за последние шесть десятилетий не было ни потери, ни увеличения содержания кислорода. Авторы показывают, что усиление гидрологического цикла (реакция на изменение климата, приводящая к структуре солёности поверхности моря по принципу «солёное становится солонее, пресное - преснее») влияет на вентиляцию океана и вносит пространственную закономерность в скорость вызванной изменением климата потери кислорода в модели системы Земли. Засоление усиливает вентиляцию (уже солёных) вод, выходящих на поверхность в субтропиках, и препятствует потере кислорода, вызванной потеплением, в то время как опреснение уменьшает вентиляцию (уже пресных) глубинных вод, выходящих на поверхность в приполярных широтах, и ускоряет потерю кислорода. Эти результаты показывают, что изменение климата приводит к появлению закономерностей насыщения кислородом через изменения поверхностной солёности, что является ключом к пониманию наблюдаемых и будущих региональных изменений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01897-w

Земля в прошлом году побила глобальные годовые рекорды тепла, заигрывала с согласованным мировым порогом потепления и продемонстрировала больше признаков лихорадочной планеты, сообщило во вторник Европейское климатическое агентство.
В одной из первых групп научных агентств, подсчитавших, насколько запредельно тёплым был 2023 год, Европейское климатическое агентство Copernicus заявило, что год был на 1,48 градуса Цельсия теплее, чем в доиндустриальные времена. Это едва ниже предела в 1,5 градуса по Цельсию, в рамках которого мир надеялся остаться в соответствии с Парижским климатическим соглашением 2015 года, чтобы избежать наиболее серьёзных последствий потепления.
А январь 2024 года будет настолько тёплым, что за 12-месячный период впервые превысится порог в 1,5 градуса, сказала заместитель директора Copernicus Саманта Бёрджесс (Samantha Burgess), хотя учёные неоднократно заявляли, что Земле на потепление в среднем на 1,5 градуса потребуется два или три десятилетия.
Цель в 1,5 градуса «должна быть оставлена в силе, потому что жизни людей находятся под угрозой и необходимо сделать выбор», — сказала Бёрджесс. «И этот выбор не влияет на нас с вами, но он влияет на наших детей и внуков».
В прошлом году рекордная жара сделала жизнь невыносимой, а иногда и смертельной в Европе, Северной Америке, Китае и многих других местах. Но учёные говорят, что потепление климата также является причиной более экстремальных погодных явлений, таких как длительная засуха, опустошившая Африканский Рог, проливные ливни, разрушившие плотины и убившие тысячи людей в Ливии, и лесные пожары в Канаде, которые загрязнили воздух в Северной Америке и в Европе. Впервые страны, собравшиеся на ежегодные переговоры ООН по климату в декабре, согласились, что миру необходимо отказаться от ископаемого топлива, вызывающего изменение климата, но они не выдвинули никаких конкретных требований для этого.

Рекорды охарактеризованы как «действительно удивительные»

Copernicus подсчитал, что глобальная средняя температура в 2023 году была примерно на одну шестую градуса Цельсия выше старого рекорда, установленного в 2016 году, сказала Бёрджесс. По расчётам Copernicus, средняя температура Земли в 2023 году составила 14,98 градусов по Цельсию.
«Это был рекордный показатель за семь месяцев. У нас были самые тёплые июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь», — сказала Бёрджесс. «Это был не просто сезон или месяц, который был исключительным. Он был исключительным более полугода».
«Меня поразило не только то, что [2023 год] был рекордным, но и то, насколько он побил предыдущие рекорды», — сказал Эндрю Десслер (Andrew Dessler), профессор атмосферных наук в Техасском университете A&M, партнёрской сети CBS News BBC News. Он назвал рамки некоторых значений «действительно поразительными», поскольку они являются средними показателями по всему миру.

Причины рекордов

По словам Бёрджесс, есть несколько факторов, которые сделали 2023 год самым тёплым за всю историю наблюдений, но самым важным из них было постоянно растущее количество парниковых газов в атмосфере, которые удерживают тепло. Эти газы образуются в результате сжигания угля, нефти и природного газа.
Другие факторы — естественное Эль-Ниньо (временное потепление в центральной части Тихого океана, меняющее погоду во всём мире), другие природные колебания в Северном Ледовитом, Южном и Индийском океанах, повышенная солнечная активность и извержение подводного вулкана в 2022 году, выбросившего водяной пар в атмосферу, — сказала Бёрджесс.
Мальте Майнсхаузен (Malte Meinshausen), учёный-климатолог из Мельбурнского университета, сказал, что около 1,3 градуса потепления вызвано парниковыми газами, ещё 0,1 градуса Цельсия — Эль-Ниньо, а остальные — более мелкими причинами.
Учитывая Эль-Ниньо и рекордный уровень нагрева океана, Бёрджесс заявила, что «чрезвычайно вероятно», что 2024 год будет ещё жарче, чем 2023 год.

«Вероятно, самый жаркий год на Земле примерно за 125 000 лет»

Записи Copernicus относятся только к 1940 году и основаны на сочетании наблюдений и результатов модельного прогнозирования. Другие группы, в том числе Национальное управление океанических и атмосферных исследований США и НАСА, Метеорологическое бюро Соединённого Королевства и организация Berkeley Earth, возвращаются к середине 1800-х годов и в пятницу объявят о своих расчётах на 2023 год, ожидая рекордных показателей.
Японское метеорологическое агентство, которое использует те же методы, что и Copernicus, и ведёт свою историю с 1948 года, в конце прошлого месяца подсчитало, что это был самый тёплый год с температурой на 1,47 градуса по Цельсию выше доиндустриального уровня. Глобальный набор данных Университета Алабамы в Хантсвилле, использующий спутниковые измерения, а не наземные данные и датируемый 1979 годом, также обнаружил на прошлой неделе, что это был самый жаркий год за всю историю наблюдений, но не настолько.
Хотя фактические наблюдения датируются менее чем двумя столетиями, некоторые учёные говорят, что данные годичных колец и ледяных кернов позволяют предположить, что это самая тёплая погода на Земле за более чем 100 000 лет. «2023 год был, наверное, самым жарким на Земле примерно за 125 000 лет», — сказала климатолог Дженнифер Фрэнсис (Jennifer Francis) из Центра исследования климата Вудвелла. «Люди существовали и до этого, но, безусловно, справедливо будет сказать, что это самый жаркий период с тех пор, как люди стали цивилизованными, в зависимости от определения понятия «цивилизованный».

Некоторые перспективы

Среди рекордно жарких месяцев были дни, когда по всему земному шару было совершенно беспрецедентно жарко.
Впервые Copernicus зафиксировал день, когда средняя температура в мире была как минимум на 2 градуса Цельсия выше, чем в доиндустриальные времена. По словам Бёрджесс, это произошло дважды и едва не был упущен третий день перед Рождеством.
И впервые каждый день в году был как минимум на один градус Цельсия теплее, чем в доиндустриальные времена. В течение почти полугода — 173 дней — в мире было на 1,5 градуса теплее, чем в середине 1800-х годов.
Майнсхаузен сказал, что для общественности вполне естественно задаться вопросом, не достигнут ли целевой показатель в 1,5 градуса. Он сказал, что людям важно продолжать попытки обуздать потепление.
"Мы не отменяем скоростной режим, потому что кто-то превысил скорость", - заметил он. «Мы удваиваем наши усилия, чтобы нажать на тормоза».

Ссылка: https://www.cbsnews.com/news/hottest-year-2023-critical-warming-mark-european-agency-confirms/

Взрывные извержения вулканов в высоких широтах могут вызвать существенное похолодание в полушарии. Авторы используют химико-климатическую модель атмосферы для воспроизведения высокоширотных извержений вулканов в северном полушарии по величине, аналогичных извержению Пинатубо в 1991 году. Моделирование показывает, что первоначальная стабильность полярного вихря сильно влияет на время жизни диоксида серы и рост содержания аэрозоля, контролируя рассеивание инжектируемых газов после таких извержений зимой. Следовательно, изменчивость атмосферы приводит к разбросу кумулятивного аэрозольного радиационного воздействия более чем на 20%. Произведена проверка чувствительности эволюции аэрозолей к совместному впрыскиванию серы и галогенов, к сезону закачивания и высоте, а также показано, как аэрозольные процессы влияют на радиационное воздействие. Некоторые из этих видов чувствительности имеют такую же величину, что и изменчивость, обусловленная начальными условиями, что подчёркивает значительное влияние изменчивости атмосферы. Авторы сравнили смоделированное отложение вулканических сульфатов над ледниковым щитом Гренландии с взаимосвязью, предполагаемой при реконструкции прошлых извержений в северном полушарии. Анализ даёт оценку передаточной функции Гренландии для внетропических извержений в северном полушарии, которая, применительно к данным ледяных кернов, даёт выбросы вулканической стратосферной серы от внетропических извержений в северном полушарии на 23% меньшие, чем в используемых в настоящее время реконструкциях вулканического воздействия. Более того, неопределённость передаточной функции, которая распространяется на оценку выброса серы, необходимо увеличить как минимум вдвое, чтобы учесть изменчивость атмосферы и неизвестные параметры извержения. Эти результаты дают представление о процессах, определяющих климатические последствия извержений в высоких широтах северного полушария, и подчёркивают необходимость более точного представления этих событий в реконструкциях вулканических воздействий.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01897-w

Сценарии стали важным интегрирующим элементом Шестого оценочного доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) в понимании возможных климатических последствий, воздействий и рисков, а также будущего смягчения последствий изменения климата. Интеграция поддерживает последовательную оценку, новые идеи и возможность решать важные для политики вопросы, которые в противном случае были бы невозможны, например, какие воздействия неизбежны, какие обратимы, каков оставшийся допустимый баланс углерода, чтобы поддерживать температуру ниже заданного уровня и каким будет последовательный путь действий для достижения этой цели. Шестой оценочный доклад основан на структурах сообщества, разработанных для поддержки последовательного использования сценариев для оценки, однако их использование в оценке и соответствующие сроки представляют собой проблемы с координацией. На основе уроков, полученных в ходе оценки каждой рабочей группы, а также опыта работы всех рабочих групп, авторы представляют понимание роли сценариев в будущих оценках, включая расширенную интеграцию воздействий в сценарии, краткосрочную информацию и усилия по координации сообщества. Обсуждаются рекомендации и возможности того, как сценарии могут способствовать повышению последовательности и актуальности политики в следующем цикле оценок МГЭИК.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s44168-023-00082-1

Точная и экономически эффективная количественная оценка углеродного цикла в агроэкосистемах в масштабах, соответствующих принятию решений, имеет решающее значение для смягчения последствий изменения климата и обеспечения устойчивого производства продуктов питания. Однако традиционные подходы к моделированию, основанные на процессах или данных, сами по себе имеют большую неопределённость прогноза из-за подлежащих моделированию сложных биогеохимических процессов и отсутствия наблюдений, которые могли бы ограничить многие ключевые переменные состояния и потоков. Авторы предлагают структуру машинного обучения, управляемого знаниями, решающую вышеупомянутые проблемы путём интеграции знаний, заложенных в модель на основе процессов, наблюдения дистанционного зондирования с высоким разрешением и методы машинного обучения. Используя кукурузный пояс США в качестве испытательного стенда, авторы демонстрируют, что машинное обучение, управляемое знаниями, может превзойти традиционные модели машинного обучения, основанные на процессах, и модели «чёрного ящика», в количественной оценке динамики углеродного цикла. Представленный подход с высоким разрешением количественно выявляет на 86% больше пространственных деталей изменений органического углерода в почве, чем традиционные подходы с грубым разрешением. Более того, описан протокол улучшения машинного обучения, управляемого знаниями, различными путями, который можно обобщить для разработки гибридных моделей для лучшего прогнозирования сложной динамики земной системы.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-43860-5

Неожиданные локальные наводнения не так уж неожиданны в масштабах всего континента.

В 2021 году рекордное наводнение подняло реки в Европе, унеся сотни жизней и нанеся ущерб на десятки миллиардов евро. Наводнение стало неожиданностью, побив рекорды расхода воды во многих населённых пунктах. Но новые исследования показывают, что можно было предвидеть масштабы этой катастрофы и ей подобных.
Большинство меганаводнений в Европе можно было бы предвидеть, объединив данные из разных регионов, а не основывая прогнозы исключительно на местных данных, сообщили исследователи в журнале Nature Geoscience. Команда обнаружила, что 95% неожиданных для местного масштаба экстремальных наводнений в Европе в период с 1999 по 2021 гг. можно было предвидеть, объединив и обменяв данные со всего континента.
«Если вы посмотрите пространственно, у вас будет больше крайностей. И это даёт вам дополнительную информацию. Так что это абсолютно полезно», — сказал эксперт по рискам наводнений Фердинанд Дирмансе (Ferdinand Diermanse) из голландского некоммерческого исследовательского института Deltares, не участвовавший в работе.
Детали оценки риска наводнений различаются в зависимости от страны, даже в зависимости от водосбора, сказал Дирмансе. Но власти обычно прогнозируют вероятность крупных наводнений в данном месте, подгоняя функции, называемые распределениями вероятностей, к данным о расходе воды. Эти распределения вероятностей связывают вероятность события с его серьёзностью.
Возможно, это иронично, но учёным необходимо увидеть катастрофы, прежде чем они смогут их хорошо предсказать. Распределения вероятностей, соответствующие большему количеству данных, лучше отражают реальность. Но данные о наводнениях возвращаются в прошлое лишь на данный момент — редко более чем на несколько столетий. Экстремальные, очень редкие события могут не отражаться в записях, поэтому их труднее всего предвидеть.
Однако время — не единственное измерение, с которым приходится работать исследователям. Объединение данных с большей территории увеличивает шансы увидеть редкое экстремальное событие. Но когда дело доходит до наводнений, «на практике обычно используются данные только из одного места или, в лучшем случае, из региона вокруг него», — сказала гидролог Мириам Бертола (Miriam Bertola) из Технического университета Вены.
Бертола и её коллеги подозревали, что объединение данных со всей Европы может позволить предвидеть даже самые неожиданные и экстремальные наводнения. «Вопрос, который мы исследовали, заключается в том, являются ли неожиданные на местном уровне меганаводнения также удивительными в континентальном масштабе», — сказала Бертола.
Чтобы выявить меганаводнения, команда изучила данные о рекордных измерениях расхода воды, наблюдавшихся после 1999 года, которые были статистическими выбросами в местных наборах данных за последние 20 лет. Они нашли 510 таких событий. Затем они проверили, были ли эти события выбросами в наборах данных измерений из гидрологически и географически схожих мест в большом регионе.
Исследователи обнаружили, что почти все меганаводнения – 95,5% из них – вообще не стали статистическими сюрпризами при общеконтинентальном анализе. «Их можно было предвидеть, принимая во внимание данные из других подобных мест», — сказала Бертола.
Например, скорость сброса воды в водосборном бассейне реки Ар в Германии во время европейских меганаводнений 2021 года была локально рекордной и удивительной, но оказалась в пределах ожиданий, когда исследователи объединили данные нескольких аналогичных рек в Болгарии, Франции, Германии, Польше, Румынии, Сербии и Швейцарии.
Результаты показывают, что объединение международных данных о наводнениях может позволить предвидеть бедствия, которые в противном случае стали бы неожиданностью. Но собрать эту информацию легче сказать, чем сделать, согласились Бертола и Дирмансе.
Языковые барьеры, разные стандарты данных и политические препятствия — это лишь некоторые из проблем, препятствующих свободному перемещению данных через границы. «И это не обязательно только между странами», — добавил Дирмансе. У разных регионов и агентств внутри одной страны также часто возникают проблемы с обменом данными. А методы прогнозирования рисков, разработанные учёными, часто не применяются на практике, даже если они были бы полезны.
По словам Бертолы, понимание наиболее экстремальных наводнений, возможных в данном водосборе, выходит за рамки типичных соображений, касающихся большей части инфраструктуры защиты от наводнений. Вместо этого инженеры проектируют с учётом наводнений, которые случаются чаще. Прогнозирование меганаводнений «больше предназначено для сценариев гражданской защиты — чтобы понять, какое наихудшее событие мы можем ожидать».
И это важно, отметил Дирмансе. Хотя более частые и менее сильные наводнения со временем могут нанести больший ущерб, чем невероятно редкие меганаводнения, «важен не только ущерб, но и человеческие жертвы», сказал он. А поскольку люди не знают, чего ожидать, «скорее всего, именно эти меганаводнения вызовут наибольшее количество жертв».

Ссылка: https://eos.org/articles/pooling-data-could-help-anticipate-megafloods-in-europe

Реанализ современной эпохи (ModE-RA) — это глобальный ежемесячный палеореанализ, охватывающий период с 1421 по 2008 гг. Для реконструкции климатических полей прошлого используется подход автономной ассимиляции данных, объединяющий информацию из ансамбля результатов атмосферных моделей и наблюдений. На раннем этапе ModE-RA использует естественные косвенные и документальные данные, а с XVII века также усваиваются инструментальные измерения. Влияние каждого наблюдения на реконструкцию сохраняется в архиве обратной связи по наблюдениям, предоставляющем дополнительную информацию о входных данных, такую как этапы предварительной обработки и прямые регрессионные модели. Ежемесячные реконструкции включают оценки наиболее важных климатических полей. Кроме того, предоставлена реконструкция ModE-RAclim, которая вместе с ModE-RA и модельными расчётами позволяет «распутать» роль наблюдений и модельных воздействий. ModE-RA лучше всего подходит для изучения изменчивости климата от внутригодовой до нескольких десятилетий, а также для анализа причин и механизмов прошлых экстремальных климатических явлений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02733-8

Засушливые земли оказывают сильное влияние на глобальную межгодовую изменчивость круговорота углерода и воды из-за их существенной неоднородности в пространстве и времени. Эта изменчивость экосистемных потоков затрудняет понимание их основных движущих сил. Авторы количественно оценивают чувствительность валовой первичной продуктивности засушливых земель и эвапотранспирации к различным гидрометеорологическим факторам путём синтеза данных вихревой ковариации, продуктов дистанционного зондирования и результатов моделей земной поверхности на западе Соединённых Штатов. Обнаружено, что валовая первичная продуктивность и суммарное испарение, полученные на основе вихревой ковариации, наиболее чувствительны к колебаниям влажности почвы, с меньшей чувствительностью к дефициту давления пара и практически без чувствительности к температуре воздуха или освещению. Также обнаружено, что данные дистанционного зондирования точно отражают чувствительность вихревых ковариационных потоков к влажности почвы, но в значительной степени преувеличивают чувствительность к атмосферным факторам. Напротив, модели земной поверхности недооценивают чувствительность валовой первичной продуктивности к колебаниям влажности почвы примерно на 45%. На фоне дебатов о роли увеличения дефицита давления пара в меняющемся климате авторы приходят к выводу, что влага почвы является основной движущей силой потоков углерода и воды в засушливых районах США. Таким образом, крайне важно как улучшить модельное представление ограничения почвенной воды, так и более реалистично представить, как атмосферные факторы влияют на растительность засушливых земель в продуктах потоков, полученных с помощью дистанционного зондирования.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-023-01351-8

Арктическое потепление усиливает деградацию вечномёрзлых почв, но о пойменных почвах в регионе многолетней мерзлоты мало что известно. В этом исследовании количественно оцениваются запасы почвенного органического углерода (ПОУ) и почвенного азота, а также потенциальное производство CH₄ и CO₂ из семи кернов в активных поймах дельты реки Лена, Россия. Почвы были песчаными, но очень неоднородными и содержали глубокие, богатые органическими веществами отложения с >60% ПОУ, хранящимися на глубине ниже 30 см. Средние запасы ПОУ в верхнем однометровом слое составили 12,9 ± 6,0 кг С/м². Анализ размера зёрен и радиоуглеродный возраст указали на очень динамичную среду с переработкой отложений. Потенциальное производство CH₄ и CO₂ из активных пойм рек оценивалось с помощью однолетней инкубации при температуре 20°C в аэробных и анаэробных условиях. Совокупное производство аэробного CO₂ минерализовало в среднем 4,6 ± 2,8% исходного ПОУ. Среднее совокупное соотношение продукции аэробного и анаэробного углерода составляло 2,3 ± 0,9. Анаэробное производство CH₄ составляло 50 ± 9% анаэробной минерализации углерода; показатели были сопоставимы или превышали таковые для органических почв многолетней мерзлоты. Потенциальное производство углерода в результате инкубации коррелировало с общим содержанием органического углерода и сильно варьировалось в зависимости от пространства (среди кернов) и глубины (активный слой по сравнению с многолетней мерзлотой). Это исследование предоставляет ценную информацию о динамике углеродного цикла в активных поймах дельты реки Лена и подчёркивает ключевую пространственную изменчивость, как между участками, так и с глубиной, а также необходимость включения этих динамических условий многолетней мерзлоты в будущие оценки обратной связи между климатом и многолетней мерзлотой.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023JG007590

Изменение климата усиливает пожарный режим по всей Сибири, что может изменить траектории сгорания углерода и его повторного накопления после пожара. В сибирских лиственничных лесах (виды Larix) существует мало полевых оценок серьёзности пожаров (например, сгорания углерода и смертности деревьев), что ограничивает возможности прогнозировать, как усиление режима пожаров повлияет на региональные и глобальные климатические обратные связи. Здесь представлены полевые оценки гибели деревьев от пожаров и потерь углерода в лиственничных лесах Восточной Сибири. Результаты показывают, что пожары в этом регионе приводят к высокой смертности деревьев (в среднем 83% и 76% в арктических и субарктических районах соответственно). Как в абсолютном, так и в относительном выражении надземные потери углерода после пожара в сибирских лиственничных лесах выше, чем в Северной Америке, но подземные потери углерода значительно ниже. Это предполагает фундаментальные различия в поведении лесных пожаров и динамике углерода между доминирующими типами растительности в бореальном биоме.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL105216