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.

В статье описана модификация простого модуля снежного покрова суши климатической модели ИВМ РАН. Предложенная параметризация учитывает возможное наличие жидкой воды и перезамерзание талой воды в слое снега. Это особенно важно для моделирования переходного сезона, так как данное явление в основном наблюдается при формировании и таянии снежного покрова, когда температура поверхности колеблется около 0°С. Также добавлено моделирование изменения плотности снега. Эта параметризация реализована в снежном модуле климатической модели ИВМ РАН и проверяется на данных наблюдений с использованием протокола, подобного ESM-SnowMIP. В результате средние климатические периоды снеготаяния в климатической модели ИВМ РАН уточняются, особенно в средних и высоких широтах. Заснеженная территория по модели также улучшена. В будущем можно будет использовать модифицированную версию модуля наземного снега в сочетании с моделью альбедо снега, учитывающей его метаморфизм. Этот модуль также можно применить к снегу морского льда.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/4/422

Риск засухи угрожает скотоводству на пастбищах, которые уже испытывают нагрузку из-за климатических и социально-экономических изменений. Авторы изучают будущий риск засухи (2031–2060 и 2071–2100 гг.) для продуктивности пастбищ по всей Евразии (Западная, Центральная и Восточная Азия), используя хорошо проверенную, основанную на процессах экосистемную модель и прогнозы пяти климатических моделей в рамках трёх общих социально-экономических путей (SSP) - сценариев низкого (SSP1-2.6), среднего (SSP3-7.0) и сильного (SSP5-8.5) потепления относительно 1985–2014 гг. Использован вероятностный подход, при этом риск определяется как ожидаемая потеря продуктивности, вызванная вероятностью опасных засух (определяемых с помощью индекса, основанного на количестве осадков) и уязвимостью (реакция продуктивности пастбищ на опасные засухи). Согласно прогнозам, масштабы и площадь риска засухи и уязвимости на пастбищах Евразии увеличатся, причём в 2071–2100 гг. при сценариях среднего и сильного потепления их рост будет более значительным, чем в 2031–2060 гг. Возрастающий риск в Западной Азии вызван более длительными и сильными засухами и уязвимостью, тогда как более высокий риск в Центральной и Восточной Азии в основном связан с повышенной уязвимостью, что указывает на то, что общий риск выше там, где уязвимость увеличивается. Эти результаты позволяют предположить, что будущие засухи могут усугубить нехватку кормов для скота и негативно повлиять на скотоводство. Результаты имеют практическое значение для управления пастбищами, которое необходимо адаптировать к экологическому и социально-экономическому контексту различных стран региона. Существующие традиционные экологические знания могут быть расширены для адаптации к риску засухи и добавлены в более широкий набор мер по адаптации, включающих улучшение управления, социальные преобразования, наращивание потенциала и политические реформы, адресованные множеству заинтересованных сторон.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00624-2

Изменение климата влияет на урожайность винограда, состав и качество вина. В результате меняется география производства вина. В этом обзоре обсуждаются последствия изменения температуры, осадков, влажности, радиации и содержания CO₂ на глобальное производство вина и исследуются стратегии адаптации. Нынешние винодельческие регионы в основном расположены в средних широтах (Калифорния, США; юг Франции; север Испании и Италии; Баросса, Австралия; Стелленбош, Южная Африка; Мендоса, Аргентина и др.), где климат достаточно тёплый, чтобы выращивать виноград, но без чрезмерного тепла и относительно сухой, чтобы избежать сильной опасности заболеваний. Около 90% традиционных винодельческих регионов в прибрежных и равнинных регионах Испании, Италии, Греции и южной Калифорнии с изменением климата могут оказаться под угрозой исчезновения к концу века из-за чрезмерной засухи и более частых волн тепла. Более высокие температуры могут повысить пригодность для других регионов (штат Вашингтон, Орегон, Тасмания, север Франции) и способствовать появлению новых винодельческих регионов, таких как юг Соединённого Королевства. Степень этих изменений пригодности сильно зависит от уровня повышения температуры. Существующие производители могут адаптироваться к определённому уровню потепления, меняя растительный материал (сорта и подвои), системы выращивания и управления виноградниками. Однако этих мер может быть недостаточно для поддержания экономически жизнеспособного производства вина во всех регионах. Будущие исследования должны быть направлены на оценку экономического воздействия стратегий адаптации к изменению климата, применяемых в больших масштабах.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-024-00521-5

Глобальный климатический кризис заставляет человечество разрабатывать технологии хранения углерода. Площадка углеродного мониторинга «Ладога» является частью российского климатического проекта «Карбоновые суперсайты», целью которого является разработка методов и технологий контроля баланса парниковых газов в различных экосистемах. В данной статье показано состояние почвенно-растительного покрова углеродного полигона «Ладога» на примере типичной южнотаёжной экосистемы Ленинградской области (Россия). Выявлено, что почвы здесь существенно нарушены в результате агрогенного воздействия, а растительный покров изменяется под влиянием антропогенной деятельности. Установлено, что значительное количество углерода депонируется в почвах углеродного полигона; значительная его часть аккумулируется в торфяных почвах (60,0 ± 19,8 кг×м^-2 для слоя 0–100 см). В агрогенно нарушенных и девственных почвах запасы углерода равны 12,8 ± 2,9 кг×м^-2 и 8,3 ± 1,3 кг×м^-2 в слое 0–100 см соответственно. Запасы потенциально минерализуемого органического вещества (0–10 см) в торфяных почвах составляют 0,48 ± 0,01 кг×м^–2; в нетронутых почвах она составляет 0,58 ± 0,06 кг×м^-2. Торфяные почвы характеризуются более высокой интенсивностью минерализации углерода 9,2 ± 0,1 мг×100 г^–1×сут^–1 при большей устойчивости. Углерод в чистых почвах минерализуется с меньшей скоростью — 2,5 ± 0,2 мг×100 г^–1×сут^–1. Изучение микробного разнообразия почв показало, что доминирующими типами микроорганизмов являются Actinobacteria, Bacteroidetes и Proteobacteria; однако метанобразующие археи — Euryarchaeota — были обнаружены в торфяных почвах, что указывает на их потенциально большую эмиссионную активность. Результаты работы будут полезны лицам, принимающим решения, и могут быть использованы в качестве ориентира для оценки углеродного баланса Ленинградской области и южнотаёжных бореальных экосистем Карельского перешейка.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/4/420

Оценка рисков речных наводнений в условиях изменения климата является сложной задачей, во многом из-за взаимодействия и комбинированного влияния различных факторов, вызывающих наводнения. Однако более подробный количественный анализ таких сложных эффектов и последствий их взаимодействия остаётся недостаточно изученным в широком масштабе. Авторы используют объяснимое машинное обучение, чтобы распутать совокупные эффекты между движущими силами и количественно оценить их важность для различных масштабов наводнений в тысячах водосборных бассейнов по всему миру. Полученные результаты демонстрируют повсеместное распространение усугубляющихся эффектов во многих наводнениях. Их значение часто возрастает с увеличением масштабов наводнений, но сила этого увеличения варьируется в зависимости от условий водосбора. Традиционный анализ может недооценивать опасность экстремальных наводнений в водосборных бассейнах, где вклад усугубляющихся эффектов сильно варьируется в зависимости от масштаба наводнения. В целом, данное исследование подчёркивает необходимость тщательного учёта сложных эффектов при оценке рисков для улучшения оценок экстремальных наводнений. 

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl4005