На рост растительности и фиксацию углерода в наземных экосистемах серьёзно влияет климат. Это особенно актуально в Арктике в связи с усиливающимся потеплением. Целью данного исследования является понимание механизма реакции суммарной первичной продуктивности (СПП) Арктики на различные климатические факторы, такие как температура, осадки и частичный снежный покров. Сначала были исследованы распределение и межгодовая изменчивость метеорологических факторов за последние два десятилетия. Затем их вклад в изменчивость и зависимость СПП от высоты, широты и типов растительности был проанализирован в разных временных масштабах. Наконец, в ежемесячном масштабе также изучались временные эффекты реакции СПП на метеорологические факторы. Результаты показывают, что наибольшее влияние на СПП оказывает температура, за ней следует частичный снежный покров, а осадки занимают последнее место. Положительная реакция СПП на температуру не показывает временных задержек в большинстве районов, а отрицательная реакция на осадки демонстрирует временные задержки примерно в половине арктических регионов. Для частичного снежного покрова положительное влияние на СПП проявляется с задержкой более двух месяцев, тогда как отрицательное влияние - с задержкой не более одного месяца. Реакция СПП на метеорологические факторы показывает зависимость от временных масштабов. Изменение СПП в месячном масштабе в основном зависит от пространственного распределения этих метеорологических факторов. В годовом масштабе на СПП также влияет межгодовое изменение этих метеорологических факторов. Это исследование имеет важное значение для улучшения понимания того, как углеродный цикл в наземной экосистеме Арктики реагирует на изменение климата.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-023-06935-z

Атмосферные реки играют важную роль в глобальном водном цикле, но прогнозирование их будущих изменений остаётся неопределённым из-за различий между модельными представлениями и методами обнаружения. Используя модель системы Земли со сверхвысоким разрешением и новый алгоритм обнаружения, основанный на извлечении геометрической формы, авторы количественно оценивают глобальные изменения в атмосферных реках и связанные с ними явления осадков в ответ на удвоение и учетверение концентрации CO₂ в атмосфере. Обнаружено, что, по прогнозам, атмосферные реки станут более частыми и с большей вероятностью будут связаны с экстремальными осадками, увеличивая их вклад в среднее глобальное количество осадков. Хотя перенос водяного пара внутри этих структур соответствует масштабу Клаузиуса-Клапейрона, изменения максимальной интенсивности осадков напоминают другие насыщенные атмосферные среды, такие как ядра тропических циклонов. Увеличение амплитуды атмосферных рек и связанное с этим увеличение среднего и экстремального количества осадков имеют важные последствия для будущей политики управления водными ресурсами и адаптации.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-023-00963-7

Приземное потепление в Арктике происходит гораздо быстрее, чем в глобальном масштабе. Тем не менее, это арктическое усиление происходит со скоростью, зависящей от сезона, выбора модели и воздействия. Настоящее исследование направлено на использование температурных наблюдений и реанализа для ограничения прогнозов арктического климата в период с ноября по март. Результаты показывают, что наблюдаемое недавно четырёхкратное потепление не полностью связано с антропогенным влиянием и будет уменьшаться с увеличением радиационного воздействия. Наблюдения за глобальной и региональной температурой приводят к дополнительным ограничениям на прогнозы. Когда арктическое усиление определяется как дополнительное полярное потепление по сравнению с глобальным, неопределённости модельных оценок уменьшаются на 30% после ограничения. Аналогичные результаты получены для прогнозируемых изменений площади морского льда в Арктике (40%) и при использовании наблюдений за концентрацией морского льда и полярной температурой для ограничения прогнозируемого полярного потепления (37%), тем самым подтверждая ключевую роль морского льда как положительной, но зависящей от модели обратной связи с поверхностью.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-023-00949-5

Изменения растительности оказывают широкое влияние на региональный климат, баланс углерода, круговорот воды и продуктивность экосистем. Поэтому дальнейшее знание причин будущих изменений растительности имеет решающее значение для смягчения влияния глобального потепления. Эль-Ниньо-Южное колебание (ЭНЮК) является основным режимом межгодовой изменчивости климата и, вероятно, повлияет на растительность в глобальном масштабе. Тем не менее, мало что известно о причинах воздействия ЭНЮК на будущий растительный покров с изменениями в землепользовании и потеплением окружающей среды. Авторы исследовали связи между ЭНЮК и растительностью, используя данные индекса площади листьев (LAI) за период 2015–2100 гг., полученные в рамках CMIP6. Результаты показывают, что по сравнению с историческим периодом 1915–2000 гг. площади растительности, находящиеся под влиянием ЭНЮК, вырастут примерно на 55,2% и 20,7% в XXI веке по сценариям SSP2-4,5 и SSP5-8,5 соответственно. Хотя неопределённость в отношении причинно-следственной связи между ЭНЮК и изменениями растительности остаётся в нескольких регионах (т.е. в некоторых регионах Северной Америки, южной Австралии и Западной Азии), сигнатура ЭНЮК в вариациях LAI устойчива в северной Австралии, Амазонии и некоторых частях Юго-Восточной Азии. Эти результаты показывают, что влияние ЭНЮК на глобальную растительность может усилиться в будущем.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-023-41590-8

Сохранение лесов играет центральную роль в достижении национальных и международных целей в области биоразнообразия и климата. Биоразнообразие и количество углерода в лесах часто оцениваются с помощью моделей, что вносит неопределённость в процесс принятия решений о том, какие леса следует защищать. Авторы исследуют, как неопределённости в оценках лесных переменных влияют на моделируемое биоразнообразие и структуру углерода, и как это, в свою очередь, приводит к изменчивости в выборе новых охраняемых территорий. Обнаружено, что как биоразнообразие, так и структура углерода чувствительны к изменениям характеристик леса. Неопределённость в отношении объектов, которые были редкими и/или имели несовпадающее распределение с другими объектами, привела к наибольшему разнообразию в планах сохранения. Наиболее критическая неопределённость данных также зависела от того, какая часть ландшафта находится под защитой. Леса с наивысшей природоохранной ценностью были более устойчивы к неопределённостям данных, чем леса с меньшей природоохранной ценностью. Выявление критических источников неопределённости модели помогает эффективно уменьшить ошибки в решениях по сохранению.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s13280-023-01908-2

Изменчивость ветра влияет на скорость сокращения площади морского льда в Арктике

Сокращение площади морского льда в Арктике вызвано глобальным потеплением и ускоряется региональными обратными связями, возникающими в результате изменений в поглощении и отражении тепла льдом и снегом (альбедо), наряду с другими процессами. С большой долей уверенности ожидается, что к концу столетия арктический морской лёд исчезнет летом, хотя, вероятно, это произойдет раньше (1). Уменьшение площади морского льда в Арктике ещё больше увеличивает темпы глобального потепления, поскольку уменьшение альбедо означает, что Земля поглощает больше тепла. Изменения площади морского льда в Арктике сами по себе вызывают беспокойство, но отдалённые атмосферные и океанические связи также вызывают изменения в погоде, климате и экстремальные явления в более низких широтах (2). На странице 972 этого номера Поляков и др. (3) показывают, что среднесрочная изменчивость региональной атмосферной циркуляции может контролировать десятилетние изменения в скорости сокращения площади морского льда.

¹ Intergovernmental Panel on Climate Change, Climate Change 2021: The Physical Science Basis (Cambridge Univ. Press, 2021).
² J.A. Screen et al., Nat. Geosci. 11, 155 (2018).
³ I.V. Polyakov et al., Science 381, 972 (2023).

Ссылка: https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adj8469

Усиление тёплых, солёных субарктических притоков приводит к атлантификации высоких широт, ослабляющей океаническую стратификацию, усиливает потоки тепла и сокращает площадь морского льда. Авторы показывают, что атмосферный арктический диполь, связанный с антициклоническими ветрами над Северной Америкой и циклоническими ветрами над Евразией, модулирует притоки из Северной Атлантики через северные моря. Чередование фаз арктического диполя создаёт «механизм переключения». В период с 2007 по 2021 гг. этот механизм переключения ослабил приток на север и увеличил экспорт морского льда через пролив Фрама, а также увеличил приток по всему Баренцеву морю. Способствуя усилению циркуляции Северного Ледовитого океана, переносу пресной воды в американо-азиатский бассейн, усилению стратификации и снижению океанических потоков тепла там после 2007 года, положительная фаза арктического диполя способствовала замедлению таяния морского льда. Переход к отрицательной фазе арктического диполя может ускорить сокращение площади морского льда в Арктике, что приведёт к дальнейшему изменению арктической климатической системы.

Ссылка: https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adh5158

Беспрецедентная волна тепла обрушилась на Восточную Антарктиду в марте 2022 года, достигнув пика на 39°C выше климатического уровня, что стало крупнейшей температурной аномалией, когда-либо зарегистрированной в мире. Авторы исследуют причины этой волны тепла, влияние изменения климата и способность климатической модели отражать такое событие. Волна тепла, которая была умело спрогнозирована, возникла в результате весьма аномальной крупномасштабной циркуляции, которая за четыре дня перенесла австралийскую воздушную массу в Восточную Антарктиду и вызвала рекордные атмосферные потоки тепла. Аномалии температуры поверхности моря в Южном океане оказали минимальное влияние на амплитуду тепловой волны. Расчёты на основе климатической модели не позволяют смоделировать такую большую температурную аномалию, в основном из-за погрешностей в её крупномасштабной изменчивости циркуляции, что намечает путь для будущего улучшения моделирования экстремальных волн тепла. Из-за изменения климата волна тепла стала на 2°C теплее, а волны тепла в конце XXI века могут стать ещё на 5–6°C теплее, что повышает вероятность того, что температура будет близка к таянию во внутренних районах Восточной Антарктиды. 
 

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL104910  

Надёжные статистические данные об антропогенных выбросах CO₂ имеют основополагающее значение для исследований углеродного цикла и изменения климата. Спутниковые наблюдения предлагают потенциально объективную и эффективную альтернативу нынешнему механизму самоотчётов. Однако текущие спутниковые проекты предоставляют только данные о среднем по столбу количестве CO₂ (XCO₂). В данной статье предлагается метод прямой оценки, основанный на полученном со спутников количестве CO₂, который отличается от традиционных подходов «сверху вниз», обычно использующих данные спутниковых наблюдений в качестве индикатора для дезагрегирования статистики потребления. Здесь ежемесячные выбросы CO₂ с 2010 по 2019 гг. оцениваются в глобальном масштабе с использованием данных CO₂, полученных со спутника, предназначенного для наблюдения за парниковыми газами. Географически и временно взвешенная регрессионная модель принята для учёта локальной пространственной и временной изменчивости. В процесс оценки включены расширенные данные XCO₂, а также локальные скорость ветра, вертикальная скорость, температура воздуха, концентрация водяного пара и выбросы при пожаре. Результаты проверки недавно полученных выбросов CO₂ полностью согласуются с данными Реестра данных открытого источника для антропогенных данных CO₂ (R² = 0,929). Такая высокая глобальная согласованность демонстрирует большой потенциал прямой оценки спутниковых данных с улучшенной частотой и более широким диапазоном покрытия.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2023/egusphere-2023-1347/

Вулканическое воздействие, основной естественный источник изменчивости климата, представляет собой проблему для современного моделирования климата из-за непредсказуемости и специфичности отдельных извержений, а также из-за сложности процессов, связывающих извержение с реакцией климата. Вулканическое воздействие в значительной степени недостаточно отражено в имеющихся климатических прогнозах на будущее, что является критической проблемой. Исследование Ман Мэй Чима и его коллег (Chim et al., 2023, https://doi.org/10.1029/2023GL103743) решает эту известную трудную проблему и показывает, как в будущем с более тёплым климатом климатически значимая вулканическая активность может оказаться сильнее, чем считается сейчас, увеличивая неопределённость климатических прогнозов. Исследование иллюстрирует глубокие последствия неточностей в упрощённых климатических сценариях и мотивирует новые исследования изменчивости климата, вызванной вулканами. Это также вызывает некоторые мысли по поводу информирования о неопределённости климата.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL105482