Ландшафты часто предполагаются однородными при интерпретации потоков вихревой ковариации, что может привести к систематическим ошибкам при заполнении пробелов и масштабировании наблюдений для определения региональных балансов углерода. Экосистемы тундры неоднородны во многих масштабах, с различными функциональными типами растений, влажностью почвы, глубиной протаивания и микрорельефом, например, влияющими на суммарный экосистемный обмен потоков двуокиси углерода (CO₂) и метана (CH₄). С повышением температуры арктические экосистемы могут превратиться из чистого стока в чистый источник углерода в атмосфере в некоторых местах, но углеродный баланс остаётся весьма неопределённым. В этом исследовании авторы сообщают о потоках суммарного экосистемного обмена и CH₄ вегетационный период на башне с использованием вихревой ковариации в дельте Юкон-Кускоквим на Аляске. Были использованы модели следов и методы Монте-Карло с байесовской цепью Маркова, чтобы разделить наблюдения с башни на составные потоки растительного покрова на основе карт растительного покрова высокого разрешения в районе башни. Авторы сравнили три типа моделей следов и использовали две карты земного покрова различной сложности, чтобы определить влияние этих вариантов на производные потоки экосистем. При этом использовались искусственно созданные пробелы скрытых наблюдений, чтобы сравнить эффективность заполнения пробелов с использованием полученных потоков, специфичных для растительного покрова, и традиционных методов заполнения пробелов, предполагающих однородные ландшафты. Также произведено сравнение полученных региональных бюджетов углерода при увеличении масштабов наблюдений с использованием гетерогенных и гомогенных подходов. Традиционные методы заполнения пробелов показали худшие результаты при прогнозировании искусственно скрытых пробелов в суммарном экосистемном обмене, чем те, которые учитывали неоднородные ландшафты, в то время как между моделями следа и картами растительного покрова были лишь небольшие различия. Определены и количественно оценены горячие точки потоков углерода в ландшафте (например, выбросы в конце вегетационного периода из водно-болотных угодий и небольших прудов). Авторы определили отчётливую сезонность в потоках суммарного экосистемного обмена в вегетационный период тундры. Масштабирование при допущении однородного ландшафта завышало поглощение CO₂ за вегетационный период в два раза и занижало выбросы CH₄ в два раза по сравнению с масштабированием с использованием любого метода, учитывающего неоднородность ландшафта. Показано, как можно использовать вышеупомянутую байесовскую модель, аналитические модели следов и карты земного покрова с высоким разрешением для получения подробных данных о потоках углерода в земном покрове из временных рядов вихревой ковариации. Эти результаты демонстрируют важность неоднородности ландшафта при масштабировании выбросов углерода в Арктике.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/preprints/bg-2023-119/

Выбросы закиси азота (N₂O) из водных экосистем растут из-за резкого увеличения глобального поступления химически активного азота в результате антропогенной деятельности (например, использования азотных удобрений в сельском хозяйстве). Однако существуют неопределённости в оценке запасов N₂O в водной среде из-за ограниченных знаний о механизмах, связанных с выбросами N₂O в водную среду, а также в связи с измерениями и моделированием потоков N₂O. Чтобы дать полную картину выбросов N₂O в водную среду, в этом обзоре обсуждаются биотические и абиотические механизмы, связанные с выбросами N₂O в водную среду, общие методы, используемые для измерения потоков N₂O в водной среде (включая методы полевых измерений и методы моделирования по формуле), а также альтернативы для оценки баланса N₂O в водной среде. Кроме того, этот обзор также предполагает, что технология стабильных изотопов является многообещающей в применении разделения водных источников N₂O.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/8/1291

Взаимодействие почвенной влаги и атмосферы усиливает глобальное потепление, вызванное парниковыми газами, за счёт изменений поверхностного теплового баланса. Проект сценарного взаимного сравнения моделей прогнозирует ускорение потепления, вызванного таким взаимодействием, из-за обратной связи «более тёплый климат — более сухая почва», которая ведёт к постоянному нагреву земного шара и тем самым оказывает ускоряющее воздействие на глобальное потепление. Прогноз показывает, что потепление, вызванное взаимодействием почвенной влаги и атмосферы, превысит 0,5°C над внетропическими массивами суши к концу XXI века. Вероятность экстремально высоких температур дополнительно увеличится примерно на 10% по всему земному шару (за исключением Антарктиды) и более чем на 30% на большей части Северной Америки и Европы при сценарии с высокими выбросами. Это свидетельствует о высокой чувствительности взаимодействия почвенной влаги и атмосферы к изменению климата, при котором оно может выходить за пределы естественного диапазона изменчивости климата и играть роль нелинейной составляющей потепления на земном шаре.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-40641-y

16 августа 2023 года Глава государства в режиме видеоконференции провёл совещание с членами Правительства. В ходе совещания министр природных ресурсов А.А. Козлов доложил Президенту о текущих и ожидаемых изменениях климата.

В.Путин: У нас жарища установилась не только в европейской части, но и в Сибири, во многих регионах 35 градусов. Александр Александрович, какой прогноз?

А.Козлов: Здравствуйте, уважаемый Владимир Владимирович, Михаил Владимирович [Мишустин], коллеги!

Экстремальность погодных явлений растёт с каждым годом, рекорды обновляются по всему миру практически каждый месяц. Аномальная жара в Красноярске в июле, засуха в Поволжье и Сибири, и это ещё не конец.

Прогноз, который мы видим сейчас до конца августа, ‒ это экстремальное тепло в 11 регионах: Калмыкия, Ставрополье, Краснодарский край, Ростовская область, Астрахань, Рязань и все области Черноземья. Помимо жары это лето отметилось и тайфунами, и ливнями, дожди топили Иркутскую область, Краснодарский край, Крым, неделю назад ‒ Приморский край, о чём докладывал мой коллега.

И что хотелось бы сказать? С начала года только в нашей стране было зафиксировано 544 опасных гидрометеорологических явления. В прошлом году за этот период их было 438, и большинство из опасных явлений успешно прогнозируются ‒ свыше 96 процентов предупреждений оправдались, которые даёт Росгидромет.

Метания погоды из одной крайности в другую происходят из-за глобального изменения климата. Кстати, одним из первых, кто сделал его прогноз, стал российский академик Михаил Иванович Будыко ещё в 70-х годах прошлого века. За последние 50 лет каждое последующее десятилетие становится теплее, чем предыдущее. Это происходит из-за быстрого накопления в атмосфере парниковых газов, которые производит человечество.

Например, только лишь концентрация диоксида углерода за 200 лет выросла в полтора раза, и в совокупности с другими газами это привело к росту средней глобальной температуры на 1,15 градуса. В обычной жизни человек такое даже не почувствует, но в масштабах планеты это, конечно, серьёзные изменения: набегают волны тепла, скачут осадки и растёт уровень Мирового океана – статистика показывает: за 30 лет он поднялся на девять сантиметров.

Глобальная температура будет повышаться минимум до середины века. Даже если сейчас закрутить все краны и остановить производство, климатическая система всё равно движется в сторону потепления, потому что она инерционна.

Мировое научное сообщество с высокой степенью достоверности говорит, что вырастет число тропических циклонов и ураганов. Ухудшится ситуация с наводнениями в Южной и Юго-Восточной Азии, в Европе и Южной Америке. Некоторым островным государствам, особенно в Тихом, Индийском океанах и Карибском бассейне, грозит полное затопление. Засухи и дефицит водных ресурсов будут нарастать в Средиземноморье, Центральной Азии, Америке и Африке.

Для России учёные дают прогноз на увеличение речного стока в Сибири и на Дальнем Востоке. А вот на юге, включая весь бассейн Дона, наоборот, к уменьшению. Например, в Калмыкии дефицит воды ещё более усугубится.

Две трети нашей страны расположены на мерзлоте. Безусловно, под влиянием всеобщего потепления она будет деградировать. Это опасно для строений, для коммуникаций, для комфортного проживания людей. Чтобы понимать, что происходит на глубине, и предупреждать последствия для социальной и экономической инфраструктуры, мы уже в этом году запустили, Владимир Владимирович, по Вашему поручению государственную систему фонового мониторинга состояния многолетней мерзлоты. За три года по всей стране мы должны разместить 140 станций, данные которых будут поступать учёным для последующих анализов.

Но я хотел бы отметить, что наша страна находится в более выгодном положении, нежели другие государства. Большая территория и разнообразие климатических условий – это наше преимущество. Например, в земледелии можно будет использовать позднеспелые посевные сорта, которые будут урожайными, а завоз продуктов для районов Крайнего Севера станет более доступным.

Владимир Владимирович, то, что происходит с климатом сейчас и будет в ближайшие десятилетия, ‒ это неизбежность. Как бы человечество сегодня ни пыталось сокращать выбросы парниковых газов, эти действия окажут влияние на климат лишь во второй половине века. Это крайне важно для будущих поколений, но совершенно недостаточно для нынешних. Сейчас нужны меры по адаптации всех сфер хозяйственной деятельности.

Наши научные исследовательские институты – это Главная геофизическая обсерватория Росгидромета и Институт вычислительной математики РАН – уже делают сценарные прогнозы изменения климата по каждому региону. Эту информацию нужно погружать в планирование строительства и ремонта различных объектов.

Зная о потенциальных наводнениях, можно строить дамбы или принимать решения о переселении людей; готовясь к засухе, задуматься о строительстве водоводов. Например, были в Калмыкии, по поручению Михаила Владимировича [Мишустина] уже делаем строительно-техническую экспертизу. Соответственно, закончим – сразу приступим к строительству.

Прогнозируем таяние мерзлоты – и необходимо будет укреплять подземные коммуникации. По информации нашего Минэкономразвития, на июль этого года пока только 59 регионов утвердили свои планы по адаптации. Это как раз тот документ, в рамках которого, мне кажется, можно реагировать и оперативно опережать.

Диалог науки и власти положен в основу Федеральной научно-технической программы в области экологического развития и климатических изменений. С прошлого года, по Вашему поручению, которое Вы дали на Совете по науке и образованию в прошлом году, мы реализуем инновационный проект государственного значения. Он называется «Единая национальная система мониторинга климатически активных веществ».

Одна из её ключевых задач, но не единственная, – это получать достоверные данные для построения климатических прогнозов и для того, чтобы отстаивать позиции России, в том числе в международных климатических спорах, потому что справиться с нервозностью климата можно только взвешенным и осознанным поведением.

На сегодняшний день учёные, например, уже провели первичные измерения концентрации метана, усовершенствовали методики для мониторинга озона с помощью российских спутников и многое другое.

Владимир Владимирович, спасибо за внимание. Доклад закончен.

В.Путин: Спасибо.

Я думаю, что, конечно, мы должны иметь это в виду – то, что сейчас Министр сказал. Конечно, нужно думать о будущих поколениях, безусловно, но нам нужно приспособиться к сегодняшним неизбежным изменениям. Я поддерживаю то, что Министром было сказано, Александр Александрович прав: при строительных планах, при ремонтных работах и так далее, в текущей жизни мы должны это учитывать.

Ссылка: http://kremlin.ru/events/president/news/72050

Неопределённости являются важной, но часто игнорируемой информацией для оценки надёжности прогнозов баланса углерода в лесах, используемых при планировании национальной и региональной политики. Авторы проанализировали неопределённости в суммарном лесном обмене биомом и запасах углерода при различных сценариях управления и климата с помощью модели экосистемы. Выборочные значения начального состояния лесов, параметры модели, уровни лесозаготовок и результаты глобальных климатических моделей послужили исходными данными для моделирования методом Монте-Карло, которое охватывало леса 18 регионов материковой Финляндии за период 2015–2050 гг. В отдельных сценариях результаты выявили зависящую от времени и региона изменчивость величины неопределённости и средних значений прогнозов в суммарном обмене биомом. Основные источники неопределённости менялись во времени, в зависимости от региона и количества заготовленной древесины. Комбинации неопределённостей в репрезентативных сценариях путей концентрации, оценках глобальных климатических моделей, начальных значениях леса и параметрах модели были основными источниками неопределённости в начале, в то время как к концу периода моделирования доминировали сценарии лесозаготовок в сочетании с оценками глобальных климатических моделей и климатическими сценариями, особенно на севере. Такой региональный анализ неопределённости оказался полезным подходом для выявления изменчивости региональных потенциалов с целью достижения связанного с политикой будущего целевого уровня суммарного обмена биомом, что является важной информацией при планировании реалистичных и справедливых в региональном отношении действий национальной политики.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s13280-023-01906-4

В последние десятилетия как парниковые газы, так и антропогенные аэрозоли вызвали серьёзные изменения в энергетическом дисбалансе Земли. Однако их соответствующие следы в изменениях теплосодержания океана трудно выделить и обнаружить, когда используются глобальные средние значения или средние значения по полушарию. Основываясь на анализе распознавания образов, авторы показывают, что антропогенные аэрозоли вызывают межполушарную асимметрию в полосе широт 20°-35° в историческом изменении теплосодержания океана из-за сдвига к югу системы циркуляции атмосферы и океана. Эта вынужденная структура отличается от структуры, вызванной выбросами парниковых газов, доминирующей над асимметрией в более высоких широтах. Кроме того, было обнаружено, что эта значительная тенденция изменения теплосодержания океана, вызванного аэрозолем, может быть зафиксирована только в течение анализируемых периодов продолжительностью 20 лет и более, включая 1975–1990 гг. Используя эти различные пространственно-временные характеристики, авторы показывают, что след аэрозольного воздействия на климат в наблюдениях за океаном можно отличить как от более сильных сигналов, вызванных выбросами парниковых газов, так и от внутренней изменчивости.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL102741

Реакция наземных запасов воды на рост растительности в засушливых районах остаётся малоизученной. Используя множественные прокси из спутниковых наблюдений и результатов моделирования, авторы показывают общее увеличение (уменьшение) роста растительности (наземных запасов воды) на засушливых землях во всём мире в период 1982–2016 гг. Запасы наземных вод в озеленяющихся засушливых районах отрицательно коррелируют с ростом растительности, особенно в регионах с преобладанием пахотных земель, и такая реакция ярко выражена при высоких темпах роста продуктивности растительности. Сокращение наземных запасов воды обусловлено преимущественно изменчивостью осадков и эвапотранспирации, а не стоком. Прогнозируется сокращение наземных запасов воды на 41–84% к 2100 г., сопровождающееся расширением засушливых земель на 4,1–10,6%. Эти результаты, указывающие на устойчивую неблагоприятную реакцию запасов наземных вод на рост растительности в засушливых районах, подчёркивают необходимость согласованного планирования для сбалансированного экологического восстановления, управления сельским хозяйством и использования водных ресурсов, что затронет 5,17 миллиарда человек, 64% из которых живут в развивающихся странах.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00437-9

Непрерывное изменение климата вынуждает города предпринимать действия по предотвращению рисков и адаптации городских пространств к новым условиям. Опыт многих европейских городов последних лет показывает, что действия по адаптации городского пространства к изменению климата стали важной частью местной политики. Предметом статьи являются планируемые и реализуемые мероприятия по адаптации к изменению климата в городских пространствах. Её целью является классификация и выявление адаптационных мероприятий, проводимых в крупных городах. Авторы проанализировали данные из 44 польских городов и поместили их в контекст ведущих мероприятий по адаптации, проводимых в отдельных европейских городах. Целью детального исследования является сравнение числа и типов мероприятий, запланированных и реализованных в масштабе отдельных польских городов, с указанием доминирующих и менее значимых видов деятельности. Авторы приходят к выводу, что с течением времени мероприятия по адаптации к изменению климата будут оказывать всё большее влияние на формирование ландшафта европейских городов, в том числе и польских. Их число будет постепенно увеличиваться, как и информированность городских властей и активность местных сообществ. Изменятся и виды деятельности, а вместе с ними качество городских пространств и жизни жителей. Авторы также приходят к выводу, что дальнейшие исследования потребуют проведения количественных и качественных исследований в контексте эффективности процесса адаптации в городских пространствах в результате оценки и мониторинга как систематически обновляемых планировочных и стратегических документов, так и реализуемых программ и мероприятий.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-023-03581-6

Модификация солнечной радиации (МСР) всё чаще обсуждается как инструмент для уменьшения или предотвращения глобального потепления и связанного с этим риска обрушения ледяного щита, что считается возможным для Западно-Антарктического ледяного щита (ЗАЛЩ). Авторы анализируют влияние инъекций стратосферного аэрозоля на изменение уровня моря в Антарктике в период от столетия до тысячелетия с использованием модели ледникового щита. Обнаружено, что крупномасштабная МСР в середине XXI века может отсрочить, но в конечном счёте не предотвратить крах ЗАЛЩ в сценарии с высокими выбросами. Для сценариев промежуточных выбросов МСР может быть эффективным инструментом для задержки или даже предотвращения нестабильности ЗАЛЩ, если она будет развёрнута к середине века. Однако вмешательства МСР могут быть связаны со значительными рисками, обязательствами и непреднамеренными побочными эффектами; поэтому сокращение выбросов для предотвращения коллапса ЗАЛЩ кажется более практичным и разумным подходом на текущем этапе.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01738-w

Существующие данные о выбросах CO₂, о которых сообщает городская инвентаризация, обычно отстают в реальном времени на год или более и подвержены большим неопределённостям. Это исследование отвечает растущей потребности в своевременной и точной оценке городских выбросов CO₂ для поддержки текущих и будущих мер и политики по смягчению последствий. Авторы сосредоточились на Париже, крупнейшем городском районе в Европейском союзе и городе с самой плотной сетью наблюдений за атмосферным CO₂ в Европе. Они выполнили долгосрочные атмосферные инверсии для количественной оценки общегородских выбросов CO₂, т.е. ископаемого топлива, а также биогенных источников и стоков, за шесть лет (2016–2021 гг.) с использованием байесовской системы обратного моделирования. В основе инверсионной схемы лежит новая ежечасная инвентаризация выбросов CO₂ от ископаемого топлива (Origins.earth) в реальном времени с пространственным разрешением один км. В дополнение к полуденным наблюдениям авторы попытались ассимилировать утренние концентрации CO₂, основываясь на способности модели переноса Weather Research and Forecasting with Chemistry (WRF-Chem) описывать динамику пограничного слоя атмосферы, ограниченную высотой наблюдаемого слоя. Полученные результаты показывают долгосрочную тенденцию к снижению примерно на 2% ± 0,6% в год годовых выбросов CO₂ в районе Парижа. Воздействие пандемии COVID-19 привело к сокращению ежегодных выбросов CO₂ от ископаемого топлива на 13% ± 1% в 2020 году по сравнению с 2019 годом. Впоследствии ежегодные выбросы увеличились на 5,2% ± 14,2% с 32,6 ± 2,2 Мт CO₂ в 2020 году до 34,3 ± 2,3 Мт CO₂ в 2021 году. Основываясь на сочетании современных кадастров, моделирования атмосферы с высоким разрешением и высокоточных наблюдений, нынешние возможности могут предоставить оценки выбросов CO₂ в масштабе города в режиме, близком к реальному времени, меньшем чем за месяц, и результаты согласуются в пределах 10% с независимыми оценками, полученными на основе нескольких инвентаризаций городского масштаба.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/8823/2023/