Одновременные климатические экстремальные явления имеют серьёзные последствия для обществ, экономик и природных систем. Системы раннего оповещения, ориентированные на риск множественных опасностей, необходимы для снижения воздействия, повышения готовности и ускорения адаптации. Тем не менее, растущий объём и разнообразие пространственно-временных данных в сочетании с увеличивающейся частотой одновременных экстремальных явлений создают проблемы для быстрого обнаружения и отслеживания вредных событий. Искусственный интеллект даёт возможность справиться с этими проблемами, особенно когда обеспечены интерпретируемость и объяснимость. Авторы показывают, как экспертно-управляемые и объяснимые модели искусственного интеллекта могут вероятностно обнаруживать множественные опасности, связанные с сельским хозяйством. Модели обучаются с использованием работы экспертов по агроклимату, которые на протяжении десятилетий оперативно выявляли множественные климатические опасности, влияющие на сельское хозяйство в Европе. Модели определяют основные движущие силы, ведущие к обнаружению пострадавших районов, при этом эффективно работая с большими наборами данных для предоставления вероятностных результатов и оценки неопределённости. Результаты подчёркивают добавленную значимость моделей искусственного интеллекта, основанных на экспертных данных, в поддержке управления рисками, а также эффективной и устойчивой адаптации, особенно при интеграции в системы раннего оповещения и секторальные климатические службы. Основанные на экспертной информации, модели способствуют лучшему пониманию сложной динамики, лежащей в основе возникновения и пространственно-временной эволюции экстремальных климатических явлений, а также повышению доверия при определении и сообщении затронутых областей.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01987-3

Климатические модели прогнозируют снижение изменчивости температуры в северных высоких широтах из-за глобального потепления, но влияние на изменчивость в средних широтах остаётся неопределённым. Здесь, используя мультимодельные оценки из проекта сравнения сопряжённых моделей, авторы обнаружили, что суточная зимняя изменчивость температуры увеличивается в средних широтах Евразии при будущем потеплении. Эта изменчивость сильно коррелирует с градиентом температуры поверхности моря Северной Атлантики, характеризующимся тёплыми тропиками – холодными высокоширотными температурными структурами, связанными с ослабленной Атлантической меридиональной термохалинной циркуляцией. Идеализированные модельные расчёты подтверждают, что более сильный градиент температуры поверхности моря Северной Атлантики усиливает изменчивость температуры в средних широтах Евразии за счёт усиления меридионального градиента температуры. Дополнительные расчёты показывают, что нагрев в тёплом бассейне тропического Индийского океана – западной части Тихого океана оказывает более слабое влияние на изменчивость температуры в Евразии, чем градиент температуры поверхности моря Северной Атлантики. Полученные результаты свидетельствуют о том, что ослабление атлантической меридиональной термохалинной циркуляции может привести к усилению зимней изменчивости температур в средних широтах Евразии.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02249-6

Многолетние засухи могут оказывать серьёзное влияние на экосистемы, сельское хозяйство, водные ресурсы, экономику, людей и общества. Авторы изучают статистические свойства многолетних засух, состоящих из непрерывных последовательностей лет, в которых годовое количество осадков падает ниже заданного порогового значения. Изучается статистика с включением доли лет, которые являются частью засух продолжительностью ≥ n лет, доли засух, имеющих продолжительность ≥ n лет, а также длительности и числа засух продолжительностью ≥ n лет, в тридцати восьми 200-летних расчётах глобальных климатических моделей из проекта CMIP6 в условиях доиндустриального контроля. Также выведены формулы, аппроксимирующие среднее значение этих и других статистических данных с использованием простых стохастических моделей. Полученные теоретические значения достаточно хорошо согласуются с их аналогами в мультимодельной средней климатической модели по всему миру. Региональные контрасты в значении статистики для многолетних засух, состоящих из непрерывных последовательностей лет с осадками ниже среднего, можно в значительной степени объяснить пространственными вариациями в процентиле среднего. Соответствующие формулы, учитывающие ненулевую временную автокорреляцию, как правило, несколько лучше согласуются со значениями мультимодельной средней. Статистика многолетних засух оценивается с использованием данных наблюдений и сравнивается с теоретическими и климатическими модельными оценками. Формулы, включающие ненулевую автокорреляцию, обеспечивают лучшую оценку наблюдаемых значений, чем значения мультимодельной средней или формулы, полученные с предположением нулевой автокорреляции.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-025-07632-9

Климатические рекорды побивались с тревожной регулярностью в последние годы, но события 2023– 2024 годов были исключительными даже с учётом последних климатических тенденций. Здесь авторы количественно оценивают эти события по нескольким переменным и показывают, как избыточное накопление энергии в земной системе привело к исключительным условиям. Ключевыми факторами были положительный десятилетний тренд энергетического дисбаланса Земли (Earth’s Energy Imbalance, EEI), устойчивые условия Ла-Нинья, начавшиеся в 2020 году, и переход к Эль-Ниньо в 2023 году. В период с 2022 по 2023 гг. нагрев, обусловленный EEI, был более чем на 75% выше, чем во время начала аналогичных недавних предыдущих событий Эль-Ниньо. Далее было показано, как региональные процессы сформировали различные закономерности рекордных температур поверхности моря в отдельных океанических бассейнах. По утверждению авторов, если недавняя тенденция в EEI сохранится, естественные колебания, такие как циклы Эль-Ниньо-Южного Колебания, будут всё чаще приводить к усилению рекордных последствий, а 2023–2024 годы станут предвестниками будущих экстремальных климатических явлений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-025-00996-z

Минеральная пыль существенно влияет на нисходящие и восходящие коротковолновые и длинноволновые радиационные потоки, и изменения в концентрации пыли могут, таким образом, изменить энергетический баланс Земли. В этом исследовании анализируется эффективное радиационное воздействие пыли (DuERF) в девяти моделях земной системы CMIP6 с использованием эксперимента piClim-2xdust из AerChemMIP. Эксперимент piClim-2xdust использует глобальный коэффициент настройки выбросов пыли для удвоения потока выбросов. DuERF разбивается на вклады от взаимодействий «пыль-излучение» (прямое DuERF) и «пыль-облако» (облачное DuERF). Суммарное прямое DuERF варьируется от −0,56 до 0,05 Вт·м⁻². Модели с более низким (более высоким) поглощением пыли и меньшей (большей) долей крупной пыли показывают наиболее отрицательное (положительное) прямое DuERF. DuERF облака положительно в оценках большинства моделей и находится в диапазоне от −0,02 до 0,2 Вт·м⁻², однако они различаются по вкладу в длинноволновый и коротковолновый потоки. В частности, NorESM2-LM показывает положительное DuERF облака длинноволнового потока, которое объясняется влиянием пыли на перистые облака. Эффективность воздействия пыли различается в десять раз между модельными оценками, что указывает на то, что неопределённость в DuERF, вероятно, недооценена в AerChemMIP. Существует последовательная быстрая реакция осадков, связанная с пылью, уменьшающей атмосферное радиационное охлаждение. Модели с сильно поглощающей пылью показывают сокращение количества осадков, что можно объяснить уменьшением атмосферного радиационного охлаждения при ясном небе (до 3,2 мм/год). В NorESM2-LM уменьшение коррелирует с атмосферным радиационным охлаждением облачного неба из- за увеличения количества перистых облаков (до 5,6 мм/год). В совокупности это говорит о том, что вызванная пылью быстрая реакция осадков значительна и сопоставима с реакцией антропогенного чёрного углерода.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2025-1030/

Точный учёт выбросов и стоков парниковых газов имеет решающее значение для отслеживания прогресса в направлении смягчения антропогенного воздействия на климат и для мониторинга потенциальных ответных реакций на изменения климата. Бюджетирование и отчётность по парниковым газам могут следовать либо методологиям Межправительственной группы экспертов по изменению климата для отчётности о национальном кадастре парниковых газов (National Greenhouse Gas Inventory, NGHGI), либо использовать атмосферные инверсии «сверху вниз» или подходы «снизу вверх» на основе процессов. Чтобы помочь понять и согласовать эти подходы, было организовано Второе региональное исследование оценки и процессов углеродного цикла (Second REgional Carbon Cycle Assessment and Processes, RECCAP2) для количественной оценки выбросов и абсорбции парниковых газов (диоксида углерода (CO₂), метана (CH₄) и закиси азота (N₂O)) для десяти регионов суши и пяти океанов за 2010–2019 гг. Здесь представлены результаты для североамериканского региона суши (Канада, США, Мексика, Центральная Америка и Карибский бассейн). За 2010–2019 гг. NGHGI сообщил об общих суммарных выбросах парниковых газов в размере 7270 ТгCO -экв. год⁻¹² по сравнению с оценками в подходе «сверху вниз» в размере 6132 ± 1846 ТгCO₂-экв. год⁻¹ и оценками в подходе «снизу вверх» в размере 9060 ± 898 ТгCO₂-экв. год⁻¹. Согласование различий между подходами NGHGI, «сверху вниз» и «снизу вверх» зависело от (a) учёта латеральных потоков CO₂ вдоль континуума «суша-океан-вода» и торговли, (б) корректировки выбросов CO₂ от землепользования с учётом потери дополнительной ёмкости стока, (в) избежания двойного учёта выбросов CH₄ во внутренних водах и (г) корректировки оценок площади для соответствия определению NGHGI прокси- сервера управляемых земель. Неопределённости остаются из-за неучёта CO₂ во внутренних водах, преобразования азотных удобрений в N₂O и из-за менее частой отчётности NGHGI от стран, не включённых в Приложение 1 Структура RECCAP2 играет ключевую роль в согласовании независимых методологий отчётности по парниковым газам для поддержки политических обязательств, одновременно предоставляя информацию о биогеохимических процессах и мерах реагирования на изменение климата.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GB008310

Изменения климата ХХ века демонстрируют, помимо вековой тенденции глобального потепления, мультидесятилетнюю изменчивость с глобально согласованными структурами. Выявление и атрибуция таких структур требует объединения данных современных реанализов атмосферных и океанических наблюдений с оценками реакции климата на переменные воздействия на основе ансамблевых оценок климата ХХ века с помощью современных глобальных сопряжённых моделей. Эта публикация является первой частью серии статей, в которых идентичная последовательность методов распознавания образов применяется к ансамблю из 38 моделей исторических расчётов в рамках фаз 5 и 6 проекта сравнения сопряжённых моделей (CMIP5/6) и к двум наборам данных реанализа ХХ века для краткого описания их глобальной мультидесятилетней изменчивости. Основное внимание здесь уделяется характеристике глобально распределённого вынужденного отклика в приповерхностной температуре воздуха и давлении на уровне моря с использованием комбинации фильтрации шаблона максимизации сигнала к шуму (S/NP) и перемасштабирования на основе линейной регрессии. Особый новый аспект этой работы заключается в изоляции структур вынужденного отклика, общих для всего модельного ансамбля, по сравнению с остаточными откликами отдельных моделей, тем самым закладывается основа для изучения того, могут ли последние отклики служить жизнеспособным объяснением наблюдаемых мультидесятилетних климатических удалённых связей. Общий вынужденный отклик моделей CMIP5/6 доминирует над двумя модами S/NP, амплитуды которых различаются от модели к модели. S/NP-1 описывает полярное и усиленное сушей глобальное потепление с более медленной скоростью потепления до середины 60-х годов и более быстрым потеплением после. Компонент S/NP-2 характеризуется выраженной мультидесятилетней изменчивостью без особой тенденции в масштабе столетия и демонстрирует антисимметричный температурный отклик между полушариями. Сигнатура давления на уровне моря двух режимов связана с нисходящим трендом над Южным океаном и Антарктидой после середины 60-х годов и намного слабее, чем внутренняя изменчивость фона давления на уровне моря в других местах. Модели CMIP, которые имеют большой вклад от S/NP-1 и небольшой от S/NP-2 в их вынужденный отклик, как правило, демонстрируют большой глобальный средний тренд приповерхностной температуры воздуха ХХ века и наоборот. Остаточные вынужденные отклики отдельных моделей, необъяснённые S/NP 1 и 2, действительно демонстрируют мультидесятилетние вариации с появлением удалённых связей, хотя и с гораздо меньшей амплитудой, чем наблюдаемые глобально связанные отклонения климата от оцененных моделью вынужденных трендов.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/38/8/JCLI-D-24-0456.1.xml

Распространённость насекомых-вредителей, которые повреждают сельскохозяйственные культуры и снижают их урожайность, растёт во всём мире из-за изменений климата и землепользования, что создаёт угрозу продовольственной безопасности. В этом обзоре обобщены данные о том, как тропические, умеренные, мигрирующие и почвенные вредители сельскохозяйственных культур реагируют на изменения климата, землепользования и сельскохозяйственных методов. В целом, вредители сельскохозяйственных культур реагируют на потепление расширением географических ареалов, более выраженными фенологическими явлениями и увеличением числа репродуктивных поколений в год. Прогнозируется, что увеличение ущерба от вредителей при потеплении на 2°C усугубит потери урожайности на 46%, 19% и 31% для пшеницы, риса и кукурузы соответственно. Вредители в средних и высоких широтах реагируют на потепление более позитивно, чем в тропиках. Умеренная засуха может увеличить ущерб от вредителей сельскохозяйственным культурам из-за усиления питания растениями как источником воды и снижения устойчивости растений и естественных врагов вредителей. Увеличение количества осадков уменьшает количество мелких вредителей, смывая их, но благоприятствует вредителям в целом, смягчая термогидрострессы. Изменение землепользования, такое как вырубка лесов и перевод в пахотные земли, усиливает потепление и сокращает биоразнообразие, что приводит к увеличению ущерба урожаю. Интенсификация сельского хозяйства, в частности, внесение удобрений и орошение, повышает качество и количество растений- хозяев и защищает вредителей от экстремальных условий окружающей среды, способствуя их распространению. Глобализация торговых сетей увеличивает вторжения вредителей, а связанный с этим ущерб превысил 423 млрд долларов США в 2019 году. Будущие исследования должны изучить механизмы, лежащие в основе изменений статуса вредителей, и разработать системы мониторинга и прогнозирования для информирования подходов к управлению.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-025-00652-3

В последние десятилетия поверхностное потепление Арктики достигло своего максимума (минимума) в холодное время года (летом) из-за увеличения выделения (формирования) сезонного накопления тепла океаном (СНТО). Данные реанализа показывают, что увеличение таяния наземного льда доминирует над летним поверхностным потеплением Арктики. Отсутствие таяния наземного льда снижает поверхностное потепление Арктики в моделировании проекта CMIP6. Образование/выделение СНТО в Арктике в основном происходит в верхнем слое океана. Дополнительный выброс СНТО завершается в основном за счёт усиления вертикальной диффузии и доминирует в поверхностном потеплении Арктики в холодное время года. Хотя причиной выделения СНТО является то, что приземный воздух становится холоднее морской поверхности, морской лёд демонстрирует высокий коэффициент корреляции с поверхностным потеплением Арктики в холодное время года, поскольку выделение СНТО увеличивается за счёт усиления вертикальной диффузии и теплообмена между воздухом и морем. В исторических расчётах CMIP6 вертикальная диффузия и глубина перемешанного слоя (ГПС) значительно различаются, хотя ГПС и СНТО сильно коррелируют в большинстве членов CMIP6. Более высокая ГПС в холодное время года предполагает больший дополнительный выброс СНТО и более тёплую арктическую поверхность, что, в свою очередь, приводит к более тёплой весенней арктической поверхности и большему таянию морского льда в следующем году. В результате более глубокая ГПС более чувствительна к изменению климата и приводит к завышенным оценкам будущего климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-025-96214-0

Каспийское море - крупнейший в мире замкнутый водоём, который является средой обитания для сотен эндемичных и мигрирующих видов, а также обеспечивает экосистемные услуги, поддерживающие миллионы людей. Прогнозируется, что глобальное потепление приведёт к снижению уровня воды до 21 м к 2100 году. Используя геопространственный анализ, авторы оценили влияние снижения уровня моря на среду обитания, охраняемые территории и инфраструктуру. Было показано, что снижение уровня воды всего на 5–10 м критически нарушит ключевые экосистемы (включая среду обитания эндемичных каспийских тюленей и осетровых), сократит существующую площадь охраняемых морских территорий до 94% и сделает гражданскую и промышленную инфраструктуры стоимостью миллиарды долларов устаревшими. Рекомендуется заменить традиционное статическое планирование охраны природы на упреждающий, динамичный подход, позволяющий охраняемым территориям отслеживать меняющиеся экосистемы, чтобы помочь эндемичному биоразнообразию Каспийского моря адаптироваться к этим изменениям и избежать конфликтов с усилиями по смягчению последствий, направленными на защиту деятельности человека.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02212-5