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

Торфяники хранят органический углерод, доступный для разложения и переноса в соседние водоёмы, что в конечном итоге может привести к выбросам углекислого газа (CO₂) и метана (CH₄). Целью данного исследования было выяснение биогеохимического функционирования открытых торфяных бассейнов и их влияния на балансы углерода в экосистеме и глобальном масштабе. Для описания динамики CO₂ и CH₄ в бореальных омбротрофных торфяных болотах и поровой воде (Квебек, Канада) в течение вегетационного периода 2019 и 2020 гг. использовались непрерывно работающее автоматизированное оборудование и ежемесячные ручные измерения. Коэффициенты стабильных изотопов углерода в поровой воде торфа (δ¹³C) для обоих CO₂ (медиана δ¹³C-CO₂: -3,8‰) и CH₄ (медиана δ¹³C-CH₄: -64,30‰) позволяют предположить, что гидрогенотрофный метаногенез является преобладающим путём разложения торфа. Бассейны с открытой водой были перенасыщены CO₂ и CH₄ и получали большую часть этих растворённых углеродных парниковых газов (C-ПГ) из поровых вод торфа. В течение вегетационного периода более высокие концентрации и потоки CO₂ в водоёмах были измерены, когда уровень грунтовых вод был низким, что позволяет предположить устойчивое выделение CO₂ из глубоких пор торфяной воды. Повышенное кипение и диффузия CH₄ наблюдались в августе, когда температуры придонной воды и торфа были самыми высокими. Хотя это исследование показывает, что торфяные бассейны являются «дымоходами» CO₂ и CH₄, хранящихся в торфе, оно также показывает, что концентрации и скорости потока C-ПГ в торфяных бассейнах сопоставимы с другими водными системами того же размера. Хотя торфяники часто считают однородными образованиями, это исследование подчёркивает их биогеохимическую гетерогенность, которая, если её учитывать, существенно влияет на их суммарный баланс углерода с атмосферой.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GB007909

Этот обзор направлен на улучшение понимания важнейших концепций уязвимости, адаптации и устойчивости в контексте глобальных экологических проблем, с особым акцентом на изменении климата. Изменение климата характеризуется повышением глобальной температуры и увеличением числа экстремальных погодных явлений, поэтому понимание и рассмотрение этих концепций имеют решающее значение для эффективных стратегий адаптации. Несмотря на широкое признание взаимосвязи уязвимости, адаптации и устойчивости, остаётся пробел во всестороннем понимании того, как эти концепции взаимосвязаны. Обобщая существующую литературу, авторы в этом обзоре подробно рассматривают их определения и взаимосвязь между уязвимостью, адаптацией, устойчивостью и стихийными бедствиями, связанными с климатом. Кроме того, в нём исследуется влияние изменения климата на будущие усилия по снижению риска бедствий путём анализа связи между адаптацией к изменению климата и снижением риска бедствий. Ключевые выводы подчёркивают необходимость включения социальных, институциональных, экономических и экологических факторов в планирование адаптации и призывают к инновационным подходам для повышения адаптационного потенциала и устойчивости. Этот обзор не только расширяет дискуссию в области исследований, политики и практики в этой жизненно важной области, но также предлагает стратегические идеи для развития более устойчивых и адаптивных обществ среди проблем, связанных с изменением климата.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/4/474

Быстрое потепление в высоких широтах, особенно в Сибири, привело в последние годы к крупным лесным пожарам, вызывающим обширные шлейфы дыма. В результате этих пожаров происходит существенное ухудшение качества воздуха в регионе летом, при этом концентрация мелких твёрдых частиц (PM_2,5) летом в некоторых частях Сибири увеличилась в четыре раза в течение 1998–2020 гг. Воздействие PM_2,5 связано с повышенным риском смертности от сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний, а срок жизни PM_2,5 в атмосфере таков, что его можно эффективно транспортировать между регионами и странами. Авторы использовали модель системы Земли для количественной оценки доли PM_2,5, относимой на счёт лесных пожаров в высоких широтах, происходящих в государствах-членах Арктического совета, и оценили соответствующее воздействие на здоровье на местном уровне и в соседних странах. В течение 2001–2020 гг. авторы в среднем ежегодно приписывают ~21 000 дополнительных смертей таким лесным пожарам, из которых ~8000 происходят в странах, не входящих в Арктический совет. Этот анализ показывает, что воздействие лесных пожаров в Арктике на здоровье населения снизилось в 2001–2020 гг., несмотря на увеличение выбросов PM_2,5, образующихся в результате лесных пожаров. Это, по мнению авторов, связано со сдвигом к северу средней широты сибирских лесных пожаров, что снижает их воздействие на более плотно населённые регионы.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01361-3

Было показано, что Южный океан, хотя и относительно недостаточно изучен из-за его суровой окружающей среды и географической изоляции, вносит существенный вклад в процессы, управляющие глобальным углеродным циклом. Например, фотосинтез фитопланктона преобразует углекислый газ в новые частицы и растворённый органический углерод. Масштабы этих преобразований зависят от уникальных океанографических и биогеохимических свойств Южного океана. В этом обзоре авторы синтезируют наблюдения за биологически опосредованными потоками углерода, полученные на основе расширенной сети наблюдений, предоставляемой дистанционным зондированием и автономными платформами. Эти наблюдения выявляют закономерности в величине суммарной первичной продукции, включая подлёдное цветение и подводные максимумы хлорофилла. Также можно рассчитать годовые оценки планктонного вклада в углеродный цикл Южного океана в масштабах бассейна, указывающие на то, что экспорт биогенных частиц и растворённого органического углерода на глубину составляет 20–30% (около 3 Гт/год) глобального экспортного потока. Этот поток частично компенсирует выделение углекислого газа вследствие апвеллинга, в результате чего Южный океан поглощает 0,4–0,7 Гт С/год. Этот экспортный поток удивительно велик, учитывая, что фитопланктон ограничен по железу и имеет низкую продуктивность более чем в 80% Южного океана. Решение таких загадок потребует развития четырёхмерных региональных наблюдений и использования методов ассимиляции данных и машинного обучения для интеграции наборов данных.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-024-00531-3