Атмосферная закись азота (N₂O) является мощным парниковым газом и озоноразрушающим веществом. В данном обзоре описаны глобальные источники выбросов N₂O, уделено особое внимание очагам и периодам интенсивных выбросов, а также обсуждению стратегии снижения выбросов N₂O. N₂O может выделяться естественными источниками, такими как выветривание коренных пород, но на антропогенные источники, такие как сельское хозяйство, приходится 40% от общего объёма выбросов. Горячие точки представляют собой локальные области с высоким уровнем выбросов, включающие почвы пахотных земель (2,1 Тг N в год), тропические леса (1,55 Тг N в год), пастбищные почвы с возвратом отходов животноводства (1,7 Тг N в год), а также ручьи и небольшие озёра (0,4 Тг N в год). Кратковременные периоды интенсивных выбросов включают периоды после вырубки лесов, почвы возвышенностей после внесения удобрений, а также пустыни и луга после выпадения осадков. Производство N₂O из наземной и водной среды в основном обусловлено двумя микробными процессами: нитрификацией и денитрификацией. Технологии биоаугментации и биогеоинженерии обладают потенциалом для сокращения выбросов N₂O; например, основанная на природе геоинженерия горячей точки анаэробного окисления аммония в Цзясине, Китай, сокращает выбросы N₂O на 27,1%. Однако пространственно-временные неоднородности и различные пути производства выбросов N₂O плохо представлены в существующих моделях, что затрудняет количественную оценку и митигацию выбросов. Для устранения этого ограничения необходима глобальная база данных N₂O. Кроме того, технология искусственного интеллекта может обеспечить управление сельским хозяйством в режиме реального времени для согласования поставок азота со спросом на сельскохозяйственные культуры.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-025-00707-5 

Недавно было показано, что запасы углерода в амазонских подзолах очень велики. Они значительно больше, чем считалось ранее, особенно в горизонте Bh*, который, по оценкам, содержит более 10 Пг углерода только для Амазонии. Прогнозируется, что изменение регионального климата приведёт к более сухому режиму почвенной влаги, что может повлиять на динамику углерода в этих, как правило, переувлажненных почвах. Чтобы определить степень подверженности разложению содержащегося в амазонских подзолах органического углерода в результате изменений окружающей среды, авторы провели серию инкубационных экспериментов, в которых измерялось влияние различных факторов окружающей среды. Прямое влияние более сухого режима почвенной влаги было протестировано путём инкубации ненарушенных кернов из горизонта Bh при различных матричных потенциалах. В отличие от того, что обычно наблюдается в почвах, не было обнаружено существенной разницы в минерализации между матричными потенциалами, что позволяет предположить, что микробную минерализацию этого органического углерода контролируют другие факторы. Во второй серии инкубаций также было протестировано влияние добавок азота, бескислородных условий и добавок лабильного субстрата углерода на ненарушенных кернах горизонта Bh. Образцы, инкубированные в кислородных условиях, продуцировали более чем в два раза больше CO₂, чем образцы, инкубированные в бескислородных условиях, в то время как скорости минерализации образцов, инкубированных в кислородных условиях с добавлением азота, увеличились более чем в четыре раза по сравнению с бескислородными образцами. Добавление лабильного углерода не оказало существенного влияния на минерализацию углерода. Экстраполяция данных на все подзолы Амазонки позволяет предположить, что изменения условий окружающей среды могут привести к увеличению потока углерода-CO₂ в атмосферу до 0,41 Пг углерода в год. Это эквивалентно 8 % от текущего суммарного глобального потока углерода в атмосферу.

* Иллювиально-гумусовый горизонт

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2025-3356/ 

Обширные водно-болотные угодья, многолетняя мерзлота и бореальные леса Сибири играют важную роль, однако их источники метана (CH₄) плохо количественно оценены. Используя вертикальные профили концентрации CH₄ и метеорологические данные обсерватории ZOTTO (60°48′ с.ш., 89°21′ в.д.) в Центральной Сибири, авторы анализируют долгосрочные тенденции темпов роста концентрации CH₄, сезонные закономерности и суточные циклы с 2010 по 2021 гг. Полученные результаты демонстрируют устойчивую долгосрочную тенденцию изменения молярной доли CH₄ и незначительное увеличение амплитуды сезонного цикла (2,12 млрд^-1 год^-1, p = 0,12), а также выраженный пик CH₄ в конце лета. Суточный анализ показывает рост летней амплитуды концентрации CH₄ за анализируемое десятилетие (5,55 млрд^-1 год^-1, p = 0,002), вызванный ростом ночных потоков, сильно коррелирующих с температурой почвы (R² = 0,7, p < 0,001) и влажностью (R² = 0,60, p = 0,031). Особенно большие ночные потоки CH₄ наблюдались в 2012 и 2019 годах из-за лесных пожаров, а в 2016 году, вероятно, из-за активности водно-болотных угодий, вызванной более высокой температурой. Эти результаты свидетельствуют о том, что увеличение выбросов CH₄ в конце лета, в основном из водно-болотных угодий к западу и юго-западу от ZOTTO, способствует общему повышению содержания CH₄. Это исследование подчёркивает важность непрерывных высокочастотных наблюдений за парниковыми газами для точной количественной оценки региональных тенденций CH₄.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2025-2351/

Валежник, составляющий 15–20% надземной биомассы лесов, является важным, но недостаточно изученным компонентом потоков парниковых газов в экосистеме. В частности, сухостой может служить проводником для атмосферного потока углекислого газа (CO₂) и метана (CH₄), причём потоки варьируются в зависимости от условий окружающей среды. Авторы измерили потоки CO₂ и CH₄ от шести сухостоев вдоль градиента от возвышенности к водно-болотным угодьям в исследовательском лесу Хауленд (штат Мэн, США), проводя измерения каждые две недели с апреля по ноябрь 2024 года. Используя нелинейные модели, они количественно оценили реакцию потоков на экологические факторы, включая влажность почвы, температуру почвы и воздуха. Потоки газов увеличивались с повышением температуры, при этом поток CO₂ достигал пика при умеренной влажности почвы (~30%), в то время как поток CH₄ при максимальной влажности. Потоки CH₄ были в подавляющем большинстве суммарными положительными, что говорит о том, что коряги являются важными путями для выделения газа из водно-болотных угодий. Поток CH₄ был относительно нечувствителен к низким влажности почвы и температуре, но увеличивался с повышением температуры почвы, когда влажность почвы была высокой, что говорит о том, что метаногенез зависит от анаэробных условий влажности. Результаты также показывают, что поток CO₂ изменялся совместно с потоком CH₄ из коряг, с уменьшением потока CO₂, связанным с увеличением потока CH₄. По мере увеличения влажности почвы, выраженный сдвиг в потоках газа (от CO₂ к выделению CH₄) произошёл при влажности почвы ~ 60%. Эти результаты, которые согласуются с результатами предыдущих исследований, устанавливающих пороги анаэробной влажности, и дают новое представление о потоках CO₂ и CH₄ из коряг, представляют собой прямые измерения газообмена из коряг вдоль градиента влажности и температуры.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2025-3480/

Водно-болотные угодья северных высоких широт являются значительными источниками метана, выбросы которого обусловлены сезонным промерзанием и оттаиванием почвы. Чтобы лучше понять сезонность выбросов метана в северных высоких широтах, авторы определили сезон весеннего таяния снега, используя данные дистанционного зондирования влажности почвы и солёности океана за 2011–2021 гг. Для оценки выбросов метана в северных высоких широтах была использована атмосферная инверсионная модель CarbonTracker Europe-CH4. Сезон таяния снега был определён для трёх зон многолетней мерзлоты и для сезонно замерзающих регионов, не подверженных многолетней мерзлоте, с использованием двух подходов: регионального, учитывающего климатические условия регионов многолетней мерзлоты, и сеточного, который определяет сезон таяния снега в более мелком масштабе 1° × 1°.

Продолжительность и сроки сезона таяния снега значительно различались в зависимости от выбранного подхода. Сезон таяния обычно продолжался с марта по июнь и находился под влиянием температуры воздуха, с отрицательной корреляцией между его длиной и средней температурой. Самый длинный сезон таяния был в зоне отсутствия многолетней мерзлоты, а самый короткий варьировался между двумя методами. Выбросы сезона весеннего таяния в среднем составляли 1,83 Тг при региональном и 0,45 Тг при сеточном подходе, причём на зону отсутствия многолетней мерзлоты приходилось наибольшая доля весенних выбросов. Выбросы в значительной степени зависели от продолжительности сезона. Межгодовые колебания были незначительными, в пределах 15 % (на основе региона) и 23 % (на основе сетки) от средних выбросов, и также не было никакого тренда в течение периода исследования. Использованный двухметодный подход позволяет проводить надёжное сравнение как с крупномасштабными региональными исследованиями, так и с локальными исследованиями на уровне участка.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2025-2794/

Многолетняя мерзлота становится всё более уязвимой к таянию и разрушению из-за потепления арктического климата и лесных пожаров. Арктическая многолетняя мерзлота содержит треть мировых запасов углерода (C) в почве и значительные запасы азота (N). Большая часть органического вещества многолетней мерзлоты находится в российской части едомы. Почвы этого отдалённого региона характеризуются высоким содержанием углерода и азота в минеральных почвах и массивными, структурированными ледяными жилами, подверженными деградации после воздействия. Тем не менее, остаётся неизвестным, как запасы углерода и азота в едоме будут реагировать на взаимодействие потепления климата, лесных пожаров и таяния многолетней мерзлоты. Авторы изучили воздействие пожаров и таяния многолетней мерзлоты в лесах едомы, выгоревших в 2001 году. Они измерили запасы углерода и азота, характеристики почвы, а также химический состав и продуктивность листвы. Было обнаружено, что горение уменьшает глубину органического слоя почвы, способствует углублению активного слоя и инициирует просадку грунта. Таяние активного слоя многолетней мерзлоты привело к 50%-ному сокращению пулов почвенного углерода в верхних 125 см, что подтверждается данными об увеличении разложения из-за сигнатур изотопов почвенного углерода и снижении соотношения C:N. Выжигание и просадка аналогичным образом уменьшили общие пулы почвенного азота на 50%, лабильные пулы азота на 75% и лиственный азот. Изотопные сигнатуры азота листвы стали более истощёнными после возмущения, что предполагает большую зависимость от микоризного поглощения* и/или NO₃−. В целом таяние многолетней мерзлоты мобилизовало органическое вещество почвы, сократив запасы почвенного углерода, пулы азота и общую совокупность питательных веществ. Разрушение многолетней мерзлоты является не только значительным источником атмосферного углерода, также ограничения цикла азота могут дополнительно снизить долгосрочный потенциал секвестрации углерода, который уравновешивает потерю углерода многолетней мерзлотой по мере восстановления экосистемы после возмущения.

*Микоризное поглощение — процесс, при котором мицелий гриба (микориза) взаимодействует с корневой системой высших растений.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024JG008631

В 2023 году в Мировом океане наблюдались самые интенсивные и масштабные морские волны тепла за всю историю наблюдений. Некоторые из них продолжались более 500 дней и охватывали практически весь земной шар. Эти обжигающие температуры океана вызывают массовое обесцвечивание кораллов и угрожают рыболовству, а также сигнализируют о более глубоких, общесистемных изменениях климата.

Согласно новому исследованию, глобальные морские волны тепла 2023 года были беспрецедентными по своей интенсивности, продолжительности и масштабу. Результаты исследования позволяют понять региональные факторы, обуславливающие эти явления, и связывают их с более широкими изменениями в климатической системе планеты. Они также могут предвещать наступление переломного момента в климате. Морские волны тепла — это интенсивные и продолжительные эпизоды необычно высоких температур океана.

Эти явления представляют серьёзную угрозу морским экосистемам, часто приводя к повсеместному обесцвечиванию кораллов и массовой гибели. Они также влекут за собой серьёзные экономические последствия, нанося ущерб рыболовству и аквакультуре. Общеизвестно, что антропогенное изменение климата приводит к быстрому увеличению частоты и интенсивности экстремальных погодных явлений.

В 2023 году экстремальные погодные явления наблюдались в регионах по всему миру, включая Северную Атлантику, тропическую часть Тихого океана, Южную и Северную части Тихого океана. Однако причины возникновения, сохранения и усиления широко распространённых экстремальных погодных явлений остаются недостаточно изученными.

Чтобы лучше понять экстремальные погодные явления 2023 года, Тяньюнь Дун и его коллеги (Tianyun Dong and colleagues) провели глобальный анализ, используя комбинированные спутниковые наблюдения и данные реанализа океана, в том числе данные проекта высокого разрешения ECCO2 (Оценка циркуляции и климата океана – фаза II).

Согласно результатам, экстремальные погодные явления 2023 года установили новые рекорды по интенсивности, продолжительности и географическому охвату, длительность которых в четыре раза превысила средний исторический показатель и охватила 96% поверхности Мирового океана. В региональном плане наиболее интенсивное потепление наблюдалось в Северной Атлантике, тропической части восточной части Тихого океана, северной части Тихого океана и юго-западной части Тихого океана, на которые в совокупности приходится 90% аномалий нагрева океана.

Исследователи показывают, что североатлантическое экстремальное погодное явление, начавшееся ещё в середине 2022 года, продолжалось 525 дней, в то время как событие в юго-западной части Тихого океана побило предыдущие рекорды своим огромным пространственным охватом и большей продолжительностью. Более того, в тропической зоне восточной части Тихого океана температурные аномалии достигли пика в 1,63 градуса Цельсия в начале Эль-Ниньо.

Используя анализ теплового баланса смешанных слоёв, учёные выявили различные региональные факторы, способствующие формированию и поддержанию этих явлений, включая увеличение солнечной радиации из-за уменьшения облачности, ослабление ветров и аномалии океанических течений. По мнению исследователей, экстремальные погодные явления 2023 года могут ознаменовать собой фундаментальный сдвиг в динамике системы «океан-атмосфера», потенциально служа ранним предупреждением о приближающемся переломном моменте в климатической системе Земли.

Ссылка: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/07/250724232417.htm

Авторы разработали глобальный набор данных о потоках углерода GloFlux, используя модель машинного обучения, которая интегрирует данные in situ наблюдений FLUXNET, AmeriFlux, ICOS, JapanFlux2024 и HBRFlux со спутниковыми данными дистанционного зондирования и метеорологическими данными. Набор данных охватывает период с 2000 по 2023 гг. и имеет пространственное разрешение 0,1° × 0,1° и месячное временное разрешение. Он включает три ключевые переменные: валовую первичную продуктивность (Gross Primary Productivity, GPP), суммарный экосистемный обмен (Net Ecosystem Exchange, NEE) и экосистемное дыхание (Ecosystem Respiration, RECO). Валидация на независимых участках потока, не использованных при обучении модели, показывает высокую эффективность на уровне участка с коэффициентами корреляции 0,84 для GPP, 0,66 для NEE и 0,80 для RECO. Пространственно-временные структуры GloFlux хорошо согласуются с существующими наборами данных, такими как FLUXCOM и MODIS, что подтверждает надёжность и устойчивость продукта. GloFlux представляет собой ценный ресурс для оценки глобальной динамики растительности и понимания реакции экосистем на изменение климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-05672-8

Протяжённость морского льда Антарктики, подверженного значительным сезонным изменениям и играющего ключевую роль в глобальной климатической системе, постепенно увеличивалась с конца 1970-х годов по 2015 год, но в 2016 году наблюдалось резкое сокращение его площади, за которым последовали рекордно низкие показатели в последующие годы. В данном исследовании рассматриваются причины недавнего изменения режима динамики площади морского льда Антарктики с использованием глобальной модели взаимодействия морского льда и океана с разрешением 0,25°, вызванного граничными условиями на поверхности, полученными на основе атмосферного реанализа. Численные эксперименты показывают, что термодинамические граничные условия, в частности, повышенные температуры поверхности моря к северу от кромки морского льда, являются основными факторами сокращения площади морского льда Антарктики. Кроме того, ветровое напряжение частично способствует изменчивости летнего морского льда. Эти результаты подчёркивают, что рост температуры поверхности моря у кромки морского льда, являющийся результатом взаимодействия атмосферы и океана в условиях продолжающегося атмосферного потепления, играет ключевую роль в недавнем снижении площади морского льда в Антарктике.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL115256

Наземные и морские экосистемы составляют основные компоненты биосферы Земли, однако их фотосинтетическая продукция, как правило, изучается отдельно, что ограничивает понимание планетарного поглощения углерода и состояния биосферы. В данной работе, используя множество спутниковых данных, авторы выявили контрастные тенденции суммарной первичной продуктивности суши и океана, вероятно, отражающие их различную чувствительность к потеплению климата, особенно в тропических регионах. Планетарная суммарная первичная продуктивность демонстрирует общее увеличение на 0,11 ± 0,13 ПгС в год (P = 0,05) с 2003 по 2021 гг., обусловленное значительным увеличением на суше на 0,20 ± 0,07 ПгС в год (P < 0,001) и частично компенсированное снижением в океане на −0,12 ± 0,12 ПгС в год (P = 0,07). В то время как суша вносит вклад в сильный восходящий тренд суммарной первичной продуктивности, межгодовая изменчивость глобальной суммарной первичной продуктивности в основном обусловлена океаном, особенно во время сильных явлений Эль-Ниньо – Южного колебания. Представленные выводы подчёркивают устойчивость и потенциальную уязвимость первичной продуктивности биосферы в условиях потепления климата, что требует комплексного мониторинга и оценки состояния системы «суша-океан» для поддержки инициатив по смягчению антропогенного изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-025-02375-1