Климатический центр Росгидромета

Новости партнеров

Atmospheric Chemistry and Physics: Будущие тенденции изменения содержания озона при изменении климата, смоделированные с помощью SOCOLv4

 

В исследовании оценивается будущая эволюция атмосферного озона, смоделированная с помощью модели системы Земли ESM SOCOLv4. Моделирование проводилось на основе двух потенциальных общих социально-экономических сценариев: промежуточного сценария (SSP2-4.5) и сценария использования ископаемого топлива (SSP5-8.5). Будущие изменения содержания озона, а также химических факторов (NOx и CO) и температуры модельно оценивались в промежутке между 2015 и 2099 гг. и для нескольких промежуточных подпериодов (2015–2039, 2040–2069 и 2070–2099 гг.). В обоих сценариях модель прогнозирует снижение содержания тропосферного озона в будущем, которое начнется в 2030-х годах в SSP2-4.5 и после 2060-х годов в SSP5-8.5 из-за снижения концентраций NOx и CO. Результаты также указывают на весьма вероятное увеличение содержания озона в мезосфере и верхней и средней стратосфере, а также в нижней стратосфере в высоких широтах. При SSP5-8.5 увеличение содержания озона в стратосфере выше из-за более сильного охлаждения (> 1 K за десятилетие), вызванного парниковыми газами, что замедляет циклы каталитического разрушения озона. Напротив, в тропической нижней стратосфере концентрации озона уменьшаются в обоих экспериментах и увеличиваются над средними и высокими широтами обоих полушарий из-за ускорения циркуляции Брюера-Добсона, которая сильнее в SSP5-8.5. Не было обнаружено никаких доказательств снижения уровня содержания озона в нижней стратосфере в средних широтах. В обоих будущих сценариях ожидается, что общее содержание озона в столбе будет заметно выше, чем сегодня в средних и высоких широтах, и, может быть, ниже в тропиках, что вызовет уменьшение в средних широтах и повышение в тропиках уровня ультрафиолетовой радиации на уровне земной поверхности. Результаты SOCOLv4 позволяют предположить, что эволюция стратосферного озона на протяжении XXI века в значительной степени определяется не только снижением концентрации галогенов, но и будущим воздействием парниковых газов. Кроме того, изменения озонового столба в тропосфере, которые в основном связаны с изменениями антропогенных выбросов прекурсоров озона, также оказывают сильное влияние на его общее содержание в всём столбе атмосферы. Таким образом, даже несмотря на то, что проблема антропогенного загрязнения галогенами на сегодняшний день поставлена под контроль, признаки будущих изменений озонового слоя на глобальном и региональном уровнях всё ещё неясны и в значительной степени зависят от разнообразной будущей деятельности человека. Таким образом, результаты этой работы актуальны для разработки будущих стратегий социально-экономического развития.

 

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/4801/2023/

Печать

Geophysical Research Letters: Сезонная изменчивость и экстремальные явления в Арктике и роль погодных систем в изменении климата

 

Последствия глобального потепления сильнее проявляются в Арктике, вызывая быстрое повышение температуры и продолжающуюся значительную потерю морского льда, которая сама по себе подвержена большой межгодовой изменчивости. Авторы исследуют изменения среднесезонных температуры и осадков, их изменчивость и экстремальные значения, используя результаты большого ансамбля климатических моделей согласно сценарию 8.5 - исторические (S2000) и прогностические на конец века (S2100). Полученные результаты показывают зависящие от региона и сезона в Арктике изменения межгодовой температуры и изменчивости осадков, тесно связанные с потерей морского льда. Показаны удвоение изменчивости осадков над Северным Ледовитым океаном и значительное уменьшение изменчивости температуры в Баренцевом море. Чрезвычайно тёплые сезоны в S2000 оказываются одними из самых холодных или становятся нереальными в S2100. Далее показана ключевая роль крупномасштабных погодных систем в формировании экстремальных сезонных температур и осадков в Арктике, которые сохраняются при потеплении климата.

 

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL102349

Печать

Atmospheric Chemistry and Physics: Оценка арктических облаков, смоделированных с помощью Унифицированной модели и Интегрированной системы прогнозирования

 

Путём синтеза сделанных в центральной части Арктики результатов дистанционного зондирования в облачный продукт Cloudnet с привязкой к модели, авторы оценивают, насколько хорошо Единая модель Метеобюро (UM) и Интегрированная система прогнозирования (IFS) Европейского центра среднесрочного прогнозирования погоды (ECMWF) охватывают арктические облака и связанные с ними взаимодействия с поверхностным энергетическим балансом и термодинамической структурой нижней тропосферы. Эта оценка была проведена с использованием 4-недельного периода наблюдений экспедиции «Северный Ледовитый океан 2018», в ходе которой измерялся переход от условий таяния морского льда к условиям замерзания. В конфигурации вложенной модели с ограниченной областью (LAM) в UM были протестированы три разные облачные схемы: две региональные одномоментные (UM_RA2M и UM_RA2T) и одна новая двухмоментная (UM_CASIM-100), а одно глобальное моделирование было проведено с помощью IFS с использованием облачной схемы по умолчанию (ECMWF_IFS).
В обеих моделях были выявлены постоянные недостатки: как UM, так и IFS завышали вероятность появления облаков ниже 3 км. Эта завышенная оценка также соответствовала трём конфигурациям облаков, использованным в UM, при этом среднее значение появления облаков с вероятностью >90% было смоделировано между 0,15 и 1 км во всех моделях. Однако микрофизическая структура облаков в среднем моделировалась достаточно хорошо в каждом подходе, при этом содержание жидкой воды в облаках (LWC) и содержание воды со льдом (IWC) хорошо согласовывались с наблюдениями на большей части вертикального профиля. Ключевое микрофизическое расхождение между модельными оценками и наблюдениями было в LWC между уровнями 1 и 3 км, где большинство расчётов (все, кроме UM_RA2T) завышали наблюдаемое LWC.
Несмотря на разумное воспроизведение физической структуры облаков, обе модели не смогли адекватно отразить эпизоды отсутствия облаков: это постоянство облачного покрова, вероятно, способствует регулярному смещению приповерхностной температуры в каждом расчёте. Обе модели также постоянно демонстрировали смещения температуры и влажности ниже уровня 3 км, причём особенно сильные смещения холода совпадали с избыточными смоделированными слоями облаков. Эти погрешности, вероятно, связаны со слишком сильным радиационным охлаждением верхней части облаков от этих смоделированных облачных слоёв и были одинаковыми для трёх протестированных конфигураций UM, несмотря на различия в их параметризации облаков в подсеточном масштабе. Вызывает тревогу то, что полученные результаты предполагают, что эти смещения в региональной модели были унаследованы от глобальной модели, что приводит к причинно-следственной связи между чрезмерной облачностью на низких высотах и совпадающим смещением в сторону холода. Использование репрезентативных концентраций ядер конденсации облаков в конфигурации UM с двойным моментом при улучшении микрофизической структуры облаков мало способствует смягчению этих предубеждений; поэтому, независимо от того, насколько всеобъемлющей будет физика облаков в используемой вложенной конфигурации LAM, её облачная и термодинамическая структура будут по-прежнему в значительной степени зависеть от метеорологических условий, полученных из основной модели.

 

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/4819/2023/

Печать

Geophysical Research Letters: Облака всё больше влияют на температуру поверхности арктических морей по мере роста содержания CO2

 

По мере того как арктический морской лёд отступает в сезон таяния, верхняя часть океана нагревается в ответ на атмосферные потоки тепла. В целом облака уменьшают эти потоки летом, но не было зарегистрировано, как радиационное воздействие облаков на потепление океана может измениться по мере сокращения морского льда. По оценкам глобальной климатической модели с переменным содержанием CO2 время отступления морского льда сильно влияет на амплитуду вызванного облаками летнего охлаждения поверхности океана. При доиндустриальных концентрациях CO2 летние облака практически не влияют на максимальные годовые температуры поверхности моря (ТПМ). Когда концентрация CO2 увеличивается, морской лёд отступает раньше, позволяя большему количеству солнечной радиации нагревать океан. Облака могут противодействовать этому летнему потеплению, отражая солнечную радиацию обратно в космос. Следовательно, облака объясняют до 13% большей изменчивости максимальной годовой ТПМ при современных концентрациях CO2. Максимальные годовые ТПМ в три раза более чувствительны к летним облакам, когда концентрации CO2 в четыре раза превышают доиндустриальные уровни.

 

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL102850

Печать

Geophysical Research Letters: Основанные на глубоком обучении ансамблевые прогнозы и оценки предсказуемости загрязнения озоном приземного воздуха

 

Последствия неопределённостей прогнозов погоды не были количественно оценены в существующих системах прогнозирования качества воздуха. Чтобы решить эту проблему, авторы разработали эффективную систему прогнозирования двумерной свёрточной нейронной сети и ансамбля содержания приземного озона (2DCNN-SOEF), используя двумерные свёрточные нейронные сети и ансамблевые прогнозы погоды, и применили эту систему к 216-часовым прогнозам содержания озона в Шэньчжэне, Китай. 2DCNN-SOEF продемонстрировала производительность, сравнимую с текущими действующими системами прогнозирования, и соответствовала требованиям точности прогноза уровня качества воздуха, требуемым китайскими властями, с заблаговременностью до 144 часов. Неопределённости в прогнозах погоды составляют 38–54% ошибок прогнозов по озону за 24 часа и более. 2DCNN-SOEF позволила использовать показатель «вероятность превышения уровня концентрации озона», который лучше отражал риски загрязнения воздуха с учётом диапазона возможных погодных последствий. Эта структура ансамблевого прогнозирования может быть расширена для оперативного прогнозирования других зависящих от метеорологии экологических рисков во всём мире, что делает её ценным инструментом для управления окружающей средой.

 

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL102611

Печать

Nature Climate Change: Пожары и деградация ускоряют выброс углерода на северных торфяниках  

 

Сток углерода на северных торфяниках играет жизненно важную роль в регулировании климата; однако будущее этого стока неопределённо, отчасти из-за меняющегося взаимодействия торфяников и лесных пожаров. Авторы используют наборы эмпирических данных о естественных, деградировавших и восстановленных торфяниках в бореальных регионах и регионах умеренных широт без многолетней мерзлоты для моделирования суммарного экосистемного обмена и потоков метана, определяя состояние деградации торфяников, пожары и динамику после пожаров. Обнаружено, что лесные пожары сократили поглощение углерода нетронутыми торфяниками на 35% и ещё больше увеличили выбросы от деградировавших торфяников на 10%. Текущий небольшой суммарный сток уязвим к взаимодействию площади деградировавших торфяников, скорости горения и степени сгорания торфа. Изменение климата повлияет на ускорение потерь углерода: к 2100 году увеличение интенсивности и скорости выгорания приведёт к сокращению стока углерода на 38% и 65% соответственно. Однако это исследование демонстрирует потенциал активного восстановления торфяников для смягчения этих последствий.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01657-w

Печать

Nature Scientific Data: Глобальные 3-часовые данные о ветровых волнах и зыби для изучения климатических волн и ресурсов волновой энергии с 1950 по 2100 гг.

 

Океанские волны, включая ветровые волны и зыби, имеют важное значение для деятельности человека на море и глобальных или региональных климатических систем и тесно связаны с использованием ресурсов волновой энергии. В этом исследовании был создан глобальный 3-часовой набор данных о волнах с помощью модели волн третьего поколения MASNUM-WAM и модели воздействия ветра, полученного на основе продуктов Первого института океанографии – модели системы Земли версии 2.0, модели климата в сочетании с волновыми данными в рамках унифицированной структуры CMIP6. Этот набор данных содержит 17 волновых параметров, включая информацию, связанную с энергией волн и геометрией формы спектра, из одного исторического (1950–2014 гг.) моделирования и трёх будущих (2015–2100 гг.) согласно сценарным экспериментам (ssp125, ssp245 и ssp585). Более того, все параметры могут быть доступны отдельно в виде ветровых волн и зыби. Исторические результаты показывают, что смоделированные характеристики волн хорошо согласуются со спутниковыми наблюдениями и продуктами реанализа ERA5. Этот набор данных может предоставить сообществу уникальный и информативный источник данных для изучения климата волн и ресурсов волновой энергии.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02151-w

Печать

Earth System Science Data: Баланс массы Гренландского и Антарктического ледяных щитов с 1992 по 2020 гг.

 

Измеряя из космоса изменения гравитационного притяжения, объёма и утечки льда щитов Гренландии и Антарктиды, можно отслеживать увеличение и уменьшение их массы с течением времени. Здесь представлены новые данные баланса массы полярного ледяного щита Земли, полученные путём объединения 50 спутниковых оценок изменения его массы. Эта новая оценка показывает, что ледяные щиты потеряли 7,5 x 1012 тонн льда в период с 1992 по 2020 гг., что способствовало повышению уровня моря на 21 мм.

 

 

Ссылка: https://www.earth-system-science-data.net/about/news_and_press/2023-04-20_mass-balance-of-the-greenland-and-antarctic-ice-sheets-from-1992-to-2020.html

 

Печать

Earth System Science Data: Тепло, накопленное в системе Земля 1960–2020 гг.: куда уходит энергия?

 

Earth System Science Data, журнал Copernicus Publications с открытым доступом, с удовольствием объявляет о второй версии книги «Тепло, накопленное в системе Земли 1960–2020 гг.: куда уходит энергия?» Поскольку наша «выведенная из равновесия» Земля накапливает больше энергии, чем теряет, эти международные междисциплинарные усилия решают вопросы, сколько и где. Авторы (почти 70 из десятков институтов в 15 странах) используют тщательно откалиброванные, перепроверенные и хорошо задокументированные данные из океана, суши, льда и атмосферы, чтобы сделать следующие выводы:

  • Земля накопила около 0,5 Вт (0,48 + 0,1 Вт) на каждый квадратный метр своей поверхности за последние 50 лет (с 1971 года).
  • Совсем недавно (с 2006 по 2020 гг.) нагрев увеличился до более чем 0,75 Вт (0,76 + 0,2 Вт)/м2.
  • Больше всего тепла поступило в океан (89%).
  • Оставшееся тепло ушло в сушу (6%), лёд (4%) и атмосферу (1%).
  • Оценка полученной и израсходованной энергии представляет собой фундаментальный показатель изменения глобального климата с последствиями для океана, суши, льда и атмосферы.
  • Подобные усилия требуют устойчивого международного сотрудничества в области мониторинга и исследований.

Авторы описывают данные, источники данных, компиляции и анализы в своей последней статье Earth System Science Data. Заинтересованные читатели могут найти все данные и выполнить все шаги свободно и без ограничений через Earth System Science Data и прилагаемые ссылки.

 

 

Ссылка: https://www.earth-system-science-data.net/about/news_and_press/2023-04-17_heat-stored-in-the-earth-system-1960-2020-where-does-the-energy-go.html

Печать

Nature Communications: Вторжение атлантических вод вызывает быстрое отступление и изменение режима ранее стабильного ледника Гренландии

 

Потеря льда из ледников Гренландии, граничащих с морем, способствует половине всей потери массы ледяного щита, и для объяснения их отступления предложены многочисленные механизмы. Авторы исследуют ледник К.Я.В. Стинструпа на юго-востоке Гренландии, который в период с 2018 по 2021 гг. отступил на ~7 км, уменьшился на ~20%, удвоил потерю с ускорением на ~300%. Такая скорость изменений является беспрецедентной среди ледников Гренландии, и теперь он входит в число 10% ледников с наибольшим вкладом в потери всего ледникового щита. В отличие от ожидаемого поведения мелководного ледника с приливной водой, ледник Стинструпа был нечувствителен к высоким температурам поверхности, которые дестабилизировали многие региональные ледники в 2016 году, вместо этого, по-видимому, реагировал на аномалию > 2°C в более глубоких атлантических водах в 2018 году. К 2021 г. наряду с заметной сезонной изменчивостью образовался жесткий прогляциальный меланж. Поведение ледника Стенструпа подчёркивает, что даже долговременно стабильные ледники с высокими порогами уязвимы для внезапного и быстрого отступления тёплого вторжения атлантических вод.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-37764-7

Печать