Энергетический дисбаланс Земли — это суммарный поток излучения в верхних слоях атмосферы. Моделирование климата показывает, что наблюдаемая тенденция положительного дисбаланса в предыдущие два десятилетия не может быть объяснена только с внутренней изменчивостью и вызвана антропогенным воздействием и, как следствие, реакцией климатической системы. Авторы исследуют антропогенный вклад в тенденцию дисбаланса, используя климатические модели, основанные на наблюдаемых температурах поверхности моря. Обнаружено, что эффективное радиационное воздействие, вызванное сокращением антропогенных выбросов аэрозолей, привело к усилению тенденции дисбаланса 2001–2019 гг. на 0,2 ± 0,1 Вт м^-2 за десятилетие. Мультимодельный ансамбль воспроизводит наблюдаемую тенденцию дисбаланса 0,47 ± 0,17 Вт м^-2 за десятилетие, но с занижением на 10-40%. Поскольку большинство будущих сценариев показывают дальнейшее быстрое сокращение выбросов аэрозолей благодаря законодательству о качестве воздуха, такое сокращение выбросов может продолжать усиливать энергетический дисбаланс Земли, помимо выбросов парниковых газов. Следовательно, можно ожидать ускоренного повышения температуры поверхности в этом десятилетии.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01324-8

Поскольку метан является вторым по распространённости парниковым газом, сокращение его выбросов потенциально может замедлить темпы глобального потепления. Спутниковое дистанционное зондирование - важный инструмент мониторинга, поэтому авторы рассматривают разработки в области спутникового обнаружения метана. В этой статье представлен обзор различных типов спутников, включая различные параметры приборов, и описаны различные типы алгоритмов спутникового поиска. Кроме того, представлен популярный в настоящее время метод количественного определения точечных источников метана. В существующих исследованиях спутники дистанционного зондирования метана разделены на две основные категории: картографы площадных потоков и устройства формирования изображений с точечными источниками. Составители карт зональных потоков в первую очередь концентрируются на оценке глобальных или крупномасштабных концентраций метана с дальнейшей подклассификацией на активные (например, MERLIN) и пассивные спутники дистанционного зондирования (например, TROPOMI, GOSAT), в зависимости от методологии дистанционного зондирования. Такие спутники в основном основаны на физических моделях и прокси-методе углекислого газа для извлечения метана. Сканеры точечных источников, напротив, могут обнаруживать шлейфы точечных источников метана, используя своё сверхвысокое пространственное разрешение. Подкатегории в этой классификации включают мультиспектральные формирователи изображений (например, Sentinel-2, Landsat-8) и гиперспектральные формирователи изображений (например, PRISMA, GF-5), в зависимости от различий в их спектральном разрешении. Картографы площадных потоков в основном отличаются использованием физических алгоритмов, тогда как в устройствах формирования изображений с точечными источниками преобладают методы, основанные на данных. Кроме того, выбросы метана можно точно определить количественно с помощью интегрированной модели увеличения массы. Наконец, представлен прогноз будущего развития спутников дистанционного зондирования метана с учётом нынешней ситуации. Целью данной статьи является предоставление базовой теоретической поддержки для последующих научных исследований.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/4/449

Чрезмерное содержание пыли угрожает здоровью людей и продовольственной безопасности, а также влияет на региональный и глобальный климат. Это исследование показывает устойчивое и значительное снижение пылевой нагрузки в Западной и Южной Азии за последние десятилетия и связывает долгосрочную тенденцию с изменениями циркуляции, вызванными арктическим усилением из-за антропогенного глобального потепления. Эти результаты повышают осведомленность о потенциальных проблемах, связанных с увеличением пылевой нагрузки в этом регионе на фоне глобальных усилий по достижению углеродной нейтральности, и, таким образом, подчёркивают важность местных наземных мер по борьбе с опустыниванием в сочетании с широкими стратегиями смягчения последствий изменения климата. 

Пылевая нагрузка в Западной и Южной Азии является серьёзной экологической проблемой из-за её негативного воздействия на качество воздуха, продовольственную безопасность, энергоснабжение и здоровье населения, а также на региональную и глобальную погоду и климат. Однако чёткое понимание её недавних изменений и прогнозов на будущее остаётся неясным. На основе нескольких высококачественных продуктов дистанционного зондирования обнаружена тенденция к постоянному снижению пылевой нагрузки в Западной и Южной Азии за последние два десятилетия. В отличие от предыдущих исследований, подчёркивающих роль местных изменений в землепользовании, авторы связывают региональное снижение содержания пыли с постоянной интенсификацией арктического усиления, вызванной антропогенным глобальным потеплением. Арктическое усиление приводит к аномальной атмосферной циркуляции в средних широтах, особенно к углублению жёлоба, простирающегося от Западной Сибири до Северо-Восточной Индии, что препятствует как выбросам пыли, так и их переносу вниз по течению. Расчёты больших ансамблей климатических моделей дополнительно подтверждают доминирующую роль парниковых газов в модуляции пылевой нагрузки над Западной и Южной Азией. Будущие прогнозы по различным сценариям выбросов предполагают потенциальные негативные последствия углеродной нейтральности, приводящие к увеличению пылевой нагрузки в регионе, и, таким образом, подчёркивают важность более решительных мер по борьбе с опустыниванием, таких как лесовосстановление и управление ирригацией.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2317444121

Волны тепла — это последовательные жаркие дни, оказывающие разрушительное воздействие на здоровье человека и окружающую среду. Эти события могут развиваться как в пространстве, так и во времени, характеризуя пространственно-временную непрерывную схему распространения, которая ещё не до конца понята. Авторы отслеживают смежные в пространстве и времени волны тепла как в наборах данных реанализа, так и в модельных расчётах, а также изучают закономерности их движения (т.е. расстояние, скорость и направление перемещения) на разных континентах и в разные периоды. В период с 1979 по 2020 гг. были выявлены существенные изменения в смежных волнах тепла, характеризующиеся большей продолжительностью, большим пространственным охватом и более медленным распространением. Эти изменения усилились с 1997 года, вероятно, они обусловлены ослаблением вихревой кинетической энергии, зонального ветра и антропогенным воздействием. Результаты показывают, что более продолжительные и медленно движущиеся смежные волны тепла окажут более разрушительное воздействие на здоровье человека и окружающую среду в будущем, если выбросы парниковых газов продолжат расти и не будут немедленно приняты эффективные меры. Эти результаты имеют важное значение для адаптации и смягчения последствий экстремальных волн тепла, связанных с глобальным воздействием.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl1598

Во всём мире прибрежные сообщества сталкиваются с опасностью наводнений, которая, по прогнозам, усугубится из-за изменения климата и повышения уровня моря. 100-летняя пойма или рекордное наводнение обычно используются для определения зон риска в целях планирования. В отдалённых населённых пунктах часто нет измеренных значений высоты паводка, и им требуются инновационные подходы для её оценки. В этом исследовании используются основанные на наблюдениях методы для оценки рекордной высоты паводка в общинах Аляски и сравниваются результаты с моделями высот, расположением инфраструктуры и прогнозами повышения уровня моря. В 46 проанализированных сообществах 22% сооружений расположены в пределах рекордной поймы. С учётом прогнозов повышения уровня моря эта оценка увеличивается до 30–37% построек к 2100 году, если постройки останутся в том же месте. Наибольшая подверженность наводнениям наблюдается на западе Аляски. Прогнозы повышения уровня моря предполагают, что к 2100 году на севере Аляски будут наблюдаться такие же уровни воздействия наводнений, которые в настоящее время наблюдаются на западе Аляски. Эту оценку рекордной высоты, категории и истории наводнения можно включить в документы по планированию рисков, предоставляя больше контекста для подверженности прибрежным наводнениям, чем это существовало ранее для Аляски. Этот базовый метод воздействия наводнений можно перенести на другие районы с аналогичными проблемами картографирования. Определение существующих и прогнозируемых опасных зон имеет важное значение для предотвращения непреднамеренного развития пойм и повышения долгосрочной безопасности.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-024-58270-w

Арктика примечательна как регион, где ожидается наибольший темп увеличения количества осадков, связанный с глобальным потеплением. Количество осадков в Арктике, воспроизведённое с помощью моделей Проекта CMIP6, продемонстрировало сильную тенденцию к увеличению с 1980-х годов. Авторы обнаружили, что вынуждающим фактором этой тенденции является сочетание продолжающегося усиления воздействия парниковых газов и выравнивания аэрозольного воздействия, преобладавшего в более ранние периоды. С энергетической точки зрения обнаружено, что усиление радиационного охлаждения атмосферы и уменьшение переноса явного тепла из более низких широт в равной степени способствовали недавнему увеличению количества осадков в Арктике. Комбинация этих двух энергетических факторов предполагает удвоение арктического коэффициента усиления осадков по сравнению с коэффициентом усиления температуры. Будущие осадки в Арктике будут меняться пропорционально изменению температуры, а фракционные вклады энергетических факторов останутся стабильными в различных сценариях.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL107467

Ледниковый щит Западной Антарктики быстро растаял около 8000 лет назад. Может ли это событие предсказать будущее?
Ледяные щиты, покрывающие Антарктиду, содержат запасы воды, способные поднять уровень моря на 57 метров — достаточно, чтобы вызвать наводнения в низменных прибрежных поселениях по всему миру.
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, показало, что Западно-Антарктический ледниковый щит пережил период быстрого таяния около 8000 лет назад, и поставило под сомнение, может ли такой поворот событий в прошлом повториться в будущем.
Таяние Западно-Антарктического ледникового щита поднимет уровень моря примерно на 5 метров, сказал Эрик Вольф (Eric Wolff), климатолог из Кембриджского университета и соавтор исследования. По его словам, щит расположен на скале, которая находится ниже уровня моря, что делает его особенно уязвимым при потеплении океана. По мере повышения уровня моря вода может просачиваться под ледяной покров и разрушать его, заставляя отступать. Новое исследование показало, что это, вероятно, случалось раньше.

Добираемся до сути

Чтобы изучить ледниковые условия, исследователи бурят лёд и извлекают цилиндрические ледяные керны. Слои ледникового льда, выявленные кернами, образуются по мере уплотнения снега. Когда выпадает снег, воздушные карманы захватываются последующими порывами ветра, сохраняя атмосферу того времени, когда они были погребены, в почти первозданном состоянии.
Используя ледяные керны, «мы можем буквально анализировать атмосферу прошлого», — сказала Изобель Роуэлл (Isobel Rowell), научный сотрудник Британской антарктической службы и соавтор исследования.
В 2019 году учёные и инженеры потратили 45 дней на бурение 651 ледяного керна на ледяном подъёме Скайтрейн (Skytrain), большой насыпи льда на краю шельфового ледника Ронне, участка Западно-Антарктического ледникового щита, плавающего в море Уэдделла. Сам Скайтрейн расположен на каменном куполе, возвышающемся над остальным морским дном. Его лёд «никогда не был перекрыт льдом откуда-то ещё», сказал Вольф, поэтому собранные керны могут раскрыть подробную климатическую историю этого холмистого места.

Давление, Изотопы, Натрий

Исследователи хотели измерить, как высота Скайтрейна менялась с течением времени. Они сделали это, оценив давление, изотопы и натрий, заключённый в пузырьках в разных слоях льда.
По словам Вольфа, давление воздуха в пузырьках, запертых в кернах, является хорошим показателем как температуры, так и высоты над уровнем моря. «Более низкое давление часто может указывать на более низкие температуры и большую высоту — просто подумайте о более разреженном воздухе на ледяных вершинах гор», — сказал он.
Учёные также измерили изотопы воды в качестве индикаторов прошлых температур. Изотопы указывают температуру на момент выпадения снега, а во льду, датируемом 8000 лет назад, исследователи обнаружили аномалию. «Произошло то, что выглядело почти как «разрыв» изотопов воды — температура быстро выросла на несколько градусов за пару сотен лет», — сказал Вольф.
В то время не было значительного повышения температуры в других частях Антарктиды, поэтому исследователи пришли к выводу, что скачки изотопов и температуры в Скайтрейне были связаны с потерей высоты над уровнем моря.
Наконец, исследователи отметили содержание натрия в ледяных кернах. Натрий может поступать либо из открытого океана, либо с поверхности морского льда, оба из которых солёные. Изменение содержания натрия «как эффект первого порядка говорит нам о том, что океан приблизился к нам. В данном случае более высокая концентрация натрия свидетельствует о том, что край шельфового ледника отступил, и Скайтрейн оказался ближе к морю», — сказал Вольф.
Используя данные о давлении, изотопах и натрии, исследователи предположили, что к концу последнего ледникового периода более тёплая океанская вода, должно быть, текла под Западно-Антарктическим ледниковым щитом. Часть ледникового щита оторвалась от скалы внизу и всплыла на поверхность, образуя то, что сейчас является шельфовым ледником Ронне.
Район, где расположен Скайтрейн, больше не был ограничен заземлившим льдом, что привело к сокращению льда. Всего за 200 лет лёд на Скайтрейне истончился на 450 метров — примерно на высоту Эмпайр-стейт-билдинга. «Как только вы освободите лёд от грунта, он действительно очень быстро отступит», — сказал Вольф. 

Учимся у льда

Модели ледникового покрова предсказывают, что ледниковый щит Западной Антарктики может растаять в ближайшие несколько столетий, но всё ещё существует неопределённость относительно того, когда, где и как быстро произойдет таяние. Ледяные керны, подобные тем, которые были получены в новом исследовании, могут помочь сделать прогнозы модели более точными, давая представление о том, как вёл себя ледяной покров в предыдущие периоды потепления.
«Новая работа предоставляет действительно убедительные доказательства прошлых изменений в важной части ледникового покрова, включая процессы, которые, вероятно, будут важны в будущем», — сказал Ричард Элли (Richard Alley), геолог из Университета штата Пенсильвания.
«Мы уже давно знаем, что антарктические льды продвигались во время ледникового периода, часто почти до края континентального шельфа, и что по мере окончания ледникового периода потепление океана и повышение уровня моря вынудили его значительно отступить. Это [исследование] представляет собой прекрасную цель для тестирования и улучшения моделей».
По словам Роуэлл, понимание параметров того, как таял лёд в Антарктиде в прошлом, может помочь дать некоторый контекст тому, что может произойти в будущем — и что это может означать для повышения уровня моря. «Этот лёд должен куда-то деваться. Он уходит в океан, тает, и это вызывает повышение уровня моря. Мы не говорим, что произойдёт то же самое, но это помогает нам понять механизмы того, как всё изменилось в прошлом».

Ссылка: https://eos.org/articles/drilling-into-antarcticas-past

Суточные изменения осадков, облаков и других связанных с ними полей представляют интерес для многих приложений. Здесь анализируются наземные и спутниковые наблюдения, а также данные ERA5, чтобы количественно оценить эти изменения и эффективность ERA5. Результаты свидетельствуют, что ERA5 очень хорошо отражает наблюдаемую сезонную климатологию осадков и количества облаков. Наземные наблюдения показывают, что осадки в тёплое время года демонстрируют устойчивый суточный цикл с амплитудой от  ~ 20 до 50% от среднесуточной нормы и пиком около 14–18 часов местного солнечного времени на большинстве территорий суши и 04–08 часов местного солнечного времени на большинстве океанских территорий. ERA5 приблизительно воспроизводит эти особенности с немного более ранним пиком (на  ~ 2 часа) как над сушей, так и над океаном, и с большей амплитудой над сушей, главным образом из-за систематических ошибок в конвективных осадках. Спутниковые данные IMERG фиксируют в основном суточный цикл конвективных осадков с пиком около 16–20 часов местного солнечного времени в тёплый сезон. Океанические осадки ERA5 демонстрируют устойчивые суточные вариации, сопоставимые с наблюдениями, несмотря на смягчение суточного цикла морской поверхности из-за использования среднесуточной температуры поверхности океана. Это предполагает свободный тропосферный контроль суточного цикла океанических осадков. Наземные и спутниковые наблюдения показывают больше облаков (в основном из низких облаков) в дневное (ночное время) над сушей (океаном). Суточные аномалии общей облачности ERA5 больше сопоставимы с наземными наблюдениями, чем со спутниковыми продуктами ISCCP. Минимальная высота нижней границы облаков наблюдается ближе к полудню, а максимальная — около полуночи с суточной амплитудой  ~ 150 м над сушей в тёплое время года при наземных наблюдениях; ERA5 примерно фиксирует этот суточный цикл с немного большей амплитудой и более ранней фазой. Высота планетарного пограничного слоя над сушей в ERA5 составляет около 250 м ночью, но увеличивается после восхода Солнца до пика около 14–15 часов местного солнечного времени, составляющего около 1500–1900 м в тёплое и от  ~ 650 до 1100 м в холодное время года, с наибольшими суточными амплитудами над летними засушливыми районами. Морские высоты планетарного пограничного слоя ERA5 выше в холодное время года (~ 1000 м), чем в тёплое время года (~ 530 м) во внетропических регионах, что позволяет предположить доминирующую роль перемешивания, вызванного ветром на малых уровнях. ERA5 CAPE демонстрирует несинфазные суточные вариации над сушей и океаном с пиком около полудня (минимумом) и минимумом (пиком) ранним утром над сушей (океаном). Суточный цикл ERA5 CIN примерно не совпадает с циклом CAPE. ERA5 хорошо фиксирует суточные циклы и потоки «суша-океан», а также сезонные различия в приземной суммарной коротковолновой и длинноволновой радиации, наблюдаемой в спутниковых продуктах CERES, с пиком около полудня в наземной длинноволновой радиации. Пик около полудня также наблюдается в потоках явного и скрытого тепла на поверхности в ERA над сушей, в то время как океанические высоты планетарного пограничного слоя, длинноволновая радиация и тепловые потоки демонстрируют небольшие суточные вариации в ERA5, что может быть частично связано с использованием среднесуточного значения температуры поверхности океана.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-024-07182-6

Рост прибрежных опасностей, затрагивающих арктическую часть Аляски в последние десятилетия, связан с сокращением арктического морского льда. В этом исследовании прогнозы климатической модели морского льда используются при моделировании внетропического циклона для количественной оценки того, как будущие изменения сезонного ледяного покрова могут повлиять на прибрежные волны, вызванные этим экстремальным явлением. Все будущие сценарии во все десятилетия показывают увеличение высоты прибрежных волн, демонстрируя, как продолжительный сезон открытой воды в Чукотском море и море Бофорта может подвергнуть береговую линию Аляски арктическим волнам в результате такого шторма на дополнительный зимний месяц к 2050 году и позднее до трёх дополнительных месяцев к 2070 году в зависимости от сценария изменения климата. Кроме того, для прибрежного региона Бофорта будущие сценарии согласуются с тем, что предел насыщения прибрежных волн достигается во время минимума морского льда, в то время как исторически морской лёд обеспечивал определённую степень защиты в течение всего года.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01323-9

Главные темы номера:

•  2023 год стал самым теплым для планеты и третьим в ранге для России за всю историю наблюдений

Также в выпуске:

• • Постпред РФ В.А. Небензя выступил на открытых дебатах высокого уровня СБ ООН
  • Утверждена Стратегия научно-технологического развития Российской Федерации
  • Правительство РФ утвердило постановление о создании федеральной государственной информационной системы состояния окружающей среды
  • Президент ВМО отметил значимый вклад России в работу организации
  • Минэкономразвития оценил перспективы ввода платы за углерод
  • Бизнес и регионы получат новую методику оценки ущерба от изменений климата
  • Секретариат РКИК ООН опубликовал информацию о новом портале по наращиванию потенциала
  • Представлен Годовой отчет Программы развития ООН за 2023 год
  • Новые публикации в российских и зарубежных научных изданиях

Ссылка: выпуск бюллетеня №107 за февраль - март 2024 г.