Адаптация к изменению климата имеет первостепенное значение, но всё больше данных свидетельствует о том, что действия по адаптации сопряжены с рядом ограничений. Для реалистичной оценки будущих перспектив адаптации крайне важно понимать временные рамки, необходимые для преодоления этих ограничений. Авторы объединили данные о документально подтверждённой адаптации Глобальной инициативы по картированию адаптации с национальными макроиндикаторами и оценили будущие изменения в адаптационных ограничениях наряду с «Общими социально-экономическими путями», охватывающими широкий спектр будущих сценариев социально-экономического развития. По мнению авторов, даже при самом оптимистичном сценарии преодоление ключевых ограничений, которые будут ограничивать адаптацию на десятилетия вперёд, займёт намного больше времени после 2050 года, особенно в уязвимых странах. Сохранение адаптационных ограничений требует принятия жёстких мер по смягчению последствий, улучшения адаптации наряду с выделением целевого финансирования и активизацией усилий по решению проблем потерь и ущерба. Предложенный подход позволяет обосновать достоверные индикаторы, которые в дальнейшем можно использовать в усилиях по моделированию климата, улучшая представление об адаптации и её потенциале снижения риска.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-023-46931-1

Проведён климатологический анализ структуры летних арктических циклонов по данным реанализа с использованием подхода фазового пространства. Предложена схема классификации арктических циклонов в зависимости от того, является ли структура завихрённости в процессе развития преобладающей на нижнем (СЗНУ) или на верхнем уровне (СЗВУ). Во время роста циклоны СЗНУ (65,5%) демонстрируют асимметричные структуры с тёплым ядром, тогда как циклоны СЗВУ (34,5%) имеют асимметричные структуры с холодным ядром. Циклоны СЗНУ обычно имеют большую тепловую асимметрию во время роста. Однако переход к устойчивой осесимметричной структуре холодного ядра после зрелости характерен для летних арктических циклонов независимо от структуры в процессе роста. Циклоны СЗНУ обычно более сильны и преимущественно отслеживаются на российском побережье, где наблюдается высокая бароклинность, тогда как циклоны СЗВУ, как правило, более долговечны и преимущественно отслеживаются в тихоокеанском секторе, где они могут взаимодействовать с полярными вихрями тропопаузы. Это исследование обеспечивает платформу для дальнейших исследований различных классов арктических циклонов и связанных с ними опасных погодных условий и, в конечном итоге, для разработки концептуальных моделей.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL105993

Наблюдаемые тенденции содержания тропосферного озона, важного загрязнителя воздуха и короткоживущего фактора изменения климата (SLCF), оцениваются посредством последовательной методологии с использованием имеющихся данных о профилях с наземных станций и озонозондов за 1993–2019 гг. и сравниваются со смоделированными трендами (1995–2015 гг.) из Программы оценки арктического мониторинга SLCF 2021. Увеличение наблюдаемой приземной концентрации озона на арктических прибрежных участках, особенно зимой, и сопутствующие тенденции к снижению приземной концентрации окиси углерода обычно фиксируются мультимодельными медианными тенденциями. Зимнее увеличение также оценивается в свободной тропосфере на большинстве арктических участков, с уменьшением в весенние месяцы. Зимние тенденции, как правило, переоцениваются мультимодельными медианами. Весеннее увеличение содержания приземного озона на северном побережье Аляски не моделируется, а отрицательные весенние тенденции в северной Скандинавии не всегда воспроизводятся. Обсуждаются возможные причины наблюдаемых изменений и эффективности модели, включая уменьшение выбросов предтеч (precursors), изменение сухих осаждений озона и изменчивость в крупномасштабной метеорологии.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL103096

За последние три года (2020–2022 гг.) над Антарктидой вновь появились крупные долгоживущие озоновые дыры. Понимание изменчивости озона по-прежнему имеет большое значение в связи с той важной ролью, которую стратосферный озон Антарктики играет в изменчивости климата в Южном полушарии. Изменение климата уже привело к появлению новых источников разрушения озонового слоя, а содержание в атмосфере некоторых хлорфторуглеродов в последнее время растёт. Авторы всесторонне рассматривают ежемесячные и ежедневные изменения концентрации озона на разных высотах и широтах внутри антарктической озоновой дыры. После признаков восстановления ранней весной в октябре в средней стратосфере преобладает продолжающееся значительное сокращение содержания озона с 2004 года, составившее 26%-ную потерю в ядре озоновой дыры. Авторы связывают снижение содержания озона в Антарктике в середине весны с динамическими изменениями в мезосферном опускании внутри полярного вихря, подчёркивая важность постоянного мониторинга состояния озонового слоя.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-42637-0

Изменение климата бросает вызов усилиям по поддержанию и улучшению производства сельскохозяйственных культур во многих регионах. В этом обзоре изучается реакция урожайности на более высокие температуры, повышенное содержание углекислого газа и изменения в доступности воды для основных зерновых культур, имеющих глобальное значение (пшеница, кукуруза, просо, сорго и рис). Повышенный уровень CO₂ может оказывать компенсаторное воздействие на урожайность культур C3 (пшеница и рис), но его противовесом могут оказаться жара и засуха. Напротив, повышенный уровень CO₂ приносит пользу только растениям C4 (кукуруза, просо и сорго), испытывающим стресс от засухи. При наиболее суровом сценарии изменения климата и без адаптации смоделированные потери урожайности варьируются от 7% до 23%. Негативные последствия в более высоких широтах потенциально можно компенсировать или обратить вспять с помощью удобрений CO₂ и вариантов адаптации, но в более низких широтах, где культуры C4 являются основными, выгоды от удобрений CO₂ меньшие. Орошение и управление питательными веществами, вероятно, будут наиболее эффективными вариантами адаптации (до 40% урожайности пшеницы в высоких широтах по сравнению с исходным уровнем), но требуют значительных инвестиций и не могут быть универсальными, например, там, где существуют ограничения на водные ресурсы. Проведение многофакторных экспериментов (включая многоцелевые панели сортов), разработка процедур моделирования биотического стресса, объединение моделей, основанных на процессах и данных, а также использование комплексных оценок воздействия — всё это имеет важное значение для лучшего выявления и оценки реакции урожайности на изменение климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-023-00491-0

Климатические модели предсказывают замедление термохалинной циркуляции атмосферы с потеплением. В моделях это замедление проявляется прежде всего как ослабление циркуляции Уокера. Однако наблюдательные исследования указывают на усиление Тихоокеанской циркуляции Уокера за последние несколько десятилетий, что поднимает вопросы о способности моделей отражать критические энергетические и гидрологические ограничения, ответственные за прогнозируемое ослабление. Это несоответствие тесно связано с различиями в характере потепления над Тихим океаном в этот период. Авторы показывают, что моделирование с наблюдаемыми или прогнозируемыми структурами потепления предсказывает сильное ослабление атмосферной термохалинной циркуляции, несмотря на противоположные изменения в силе Тихоокеанской циркуляции Уокера. Это ослабление происходит в зонально-асимметричной циркуляции, а не в среднезональной ячейке Хэдли. Ослабление, полученное на основе спутниковых наблюдений, воспроизводится в связанных моделях только при включении антропогенного воздействия, что позволяет предположить, что антропогенное ослабление глобальной атмосферной циркуляции уже обнаруживается в наблюдениях.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL104784

Новое исследование описывает, как растворённый неорганический углерод перемещается по водным путям юго-восточной Аляски.

Понимание переноса углерода может дать важную информацию об изменении климата. Например, это может помочь учёным измерить закисление океана или другие угрозы, которые повышенный уровень углерода представляет для водных экосистем. Но одним из основных и часто упускаемых из виду источников углерода в морской среде является растворённый неорганический углерод (РНУ), переносимый с суши в океан ручьями и реками.
Новая статья Harley et al. исследует с более высоким пространственным и временным разрешением, чем когда-либо прежде, как РНУ движется через водосборный бассейн юго-восточной Аляски, охватывающий прибрежный регион, сформированный ледниками, сильными дождями и густыми тропическими лесами, в залив Аляски.
Исследователи проанализировали 2455 водоразделов в суровом прибрежном регионе Аляски, Британской Колумбии и территории Юкона. Эти водоразделы содержат как крупные реки, так и более мелкие ручьи, а также источники пресной воды, включая осадки, таяние снегов и ледников. Затем исследователи классифицировали водоразделы на основе режима их стока или сезонного характера стока, а также наличия в них карста — типа ландшафта, состоящего из растворимых карбонатных пород, таких как известняк.
Используя исторические данные Геологической службы США и текущие измерения РНУ для ручьев на юго-востоке Аляски, исследователи создали модель, которая способна предсказать, сколько углерода поступает в эти морские экосистемы каждый месяц. Их результаты коррелируют с предыдущими оценками, но новые модели предлагают гораздо более точные и подробные измерения того, как РНУ сбрасывается в воды океана.
Модели, используемые в этом исследовании, могут быть дополнительно уточнены и развиты, чтобы помочь предсказать, как результаты РНУ в заливе Аляски могут выглядеть в будущем — ценная информация для сообществ в регионе, зависящих от рыболовства и других морских ресурсов. (Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, https://doi.org/10.1029/2023JG007609, 2023)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/measuring-carbons-flow-from-land-to-sea

Стратосферный водяной пар (H₂O) является существенным компонентом глобального радиационного баланса и, следовательно, важен для изменчивости климатической системы. В последние годы усилились исследования, направленные на понимание распределения, переноса и источников стратосферного водяного пара, при этом во многих из них используются долгосрочные спутниковые наблюдения. Предыдущие работы по изучению экстремумов H₂O в стратосфере обычно были сосредоточены на верхней части стратосферы (давление ≤ 100 гПа), чтобы гарантировать, что используемые наблюдения действительно являются стратосферными. Однако это приводит к широкому исключению самых нижних слоёв стратосферы, которые могут простираться на глубины более 5 км ниже уровня 100 гПа в средних широтах и полярных регионах и, как было показано, вносят наибольший вклад в стратосферную обратную связь H₂O. Более того, сосредоточение внимания только на низких слоях может привести к значительной недооценке возникновения стратосферных экстремумов H₂O. Поэтому авторы расширили предыдущую работу, изучая 16-летние наблюдения микроволновым зондом лимба (MLS) за экстремумами водяного пара (≥ 8 ppmv) как в верхней, так и в самой нижней стратосфере, чтобы создать новую климатологию нижней стратосферы. В результате частота экстремумов H₂O увеличивается более чем на 300% во всём мире по сравнению с частотами экстремумов только в пределах стратосферных наблюдений, хотя процентное увеличение существенно варьируется в зависимости от региона и сезона. Дополнительный контекст для этой климатологии предоставляется посредством анализа обратной изэнтропической траектории для выявления потенциальных источников экстремумов. Показано, что в целом конвекция, преодолевающая тропопаузу, представляет собой вероятный источник экстремумов H₂O в большей части мира, в то время как также возможен меридиональный изэнтропический перенос воздуха из тропической верхней тропосферы во внетропическую нижнюю стратосферу.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/14375/2023/

Торфяники являются важным резервуаром углерода, хранящим одну треть мирового почвенного органического углерода (ПОУ), но мало что известно о судьбе этих запасов в условиях изменения климата. Авторы изучают влияние потепления и повышенной концентрации CO₂ в атмосфере (eCO₂) на молекулярный состав ПОУ, чтобы сделать выводы об источниках ПОУ (микробного, растительного и пожарного происхождения) и стабильности в бореальных торфяниках. Показано, что в то время как потепление само по себе снижает содержание ПОУ растительного и микробного происхождения из-за усиленного разложения, потепление в сочетании с eCO₂ увеличивает количество соединений ПОУ растительного происхождения. Также наблюдалось увеличение поступления из корней (суберин) и снижение поступления из листьев/хвои (кутин) в ПОУ при потеплении и eCO₂. Снижение содержания соединений ПОУ при потеплении и выгоды от нового углерода, полученного из корней, при eCO₂ позволяют предположить, что потепление и eCO₂ могут сместить баланс углерода торфяников в сторону бассейнов с более быстрым оборотом. В совокупности полученные результаты показывают, что изменение климата может увеличить затраты и усилить разложение ПОУ, потенциально дестабилизируя запасы углерода в торфяниках.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-43410-z

За последние несколько лет быстрое развитие моделей машинного обучения для прогнозирования погоды привело к созданию современных моделей машинного обучения, имеющих производительность, превосходящую прогноз погоды высокого разрешения (HRES) Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF), считающийся лучшей в мире системой прогнозирования погоды. В частности, модели машинного обучения превзошли HRES в 10-дневных прогнозах с пространственным разрешением 0,25°. Однако остаётся задача смягчить накопление ошибок прогноза для более эффективных прогнозов, например, добиться сопоставимых показателей с ансамблем ECMWF в 15-дневных прогнозах. Несмотря на различные усилия по уменьшению ошибок накопления, такие как реализация авторегрессионной многоступенчатой потери, было обнаружено, что полагаться на одну модель недостаточно для достижения оптимальной производительности как в короткие, так и в длительные сроки. Поэтому авторы представляют FuXi, каскадную систему машинного обучения для прогнозирования погоды, которая обеспечивает 15-дневные глобальные прогнозы с временным разрешением 6 часов и пространственным разрешением 0,25°. FuXi разработана с использованием набора данных реанализа ERA5 ECMWF за 39 лет. Оценка эффективности показывает, что FuXi прогнозирует производительность, сравнимую со средним значением ансамбля ECMWF в 15-дневных прогнозах. FuXi превосходит время обеспечения качественных прогнозов, достигнутое ECMWF HRES, увеличивая такое время для Z500 с 9,25 до 10,5 дней и для T2M с 10 до 14,5 дней. Более того, ансамбль FuXi создаётся путём возмущения начальных условий и параметров модели, что позволяет ей сократить неопределённость прогноза и демонстрировать многообещающие результаты по сравнению с ансамблем ECMWF.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00512-1