Водохранилища являются неотъемлемой частью современного общества, выполняя множество важных функций, оказывая неопределённое и спорное влияние на локальный климат и окружающую среду. Взаимосвязь осадки-температура и связанные с ними сложные экстремальные явления являются критическими климатическими факторами для людей и экосистем, но неизвестно, как водохранилища повлияют на эти факторы. Здесь авторы, на основе глобального анализа водохранилищ и метеорологических наблюдений и подхода парного сравнения, обнаружили, что участки вблизи водохранилищ имеют более высокую чувствительность экстремальных осадков к повышению температуры, а также повышенную частоту сложных экстремальных явлений осадков и температуры. Кроме того, эти климатические эффекты водохранилищ тесно связаны с размером водохранилища и более выражены в тёплом и сухом климате. Подчёркиваются потенциальные климатические риски, связанные с водохранилищами, имеющие важные последствия для укрепления устойчивости сообщества перед лицом этих проблем.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL103453

Антарктический лёд является движущей силой важных глубоководных течений, которые помогают регулировать климат Земли. Но система тормозит.
Согласно новому исследованию, часть глубоководной конвейерной ленты Земли замедляется, и в этом виновато таяние льда.
Когда зимой море вокруг окраин Антарктиды замерзает, лёд выбрасывает соль в нижележащую воду. Триллионы метрических тонн этой солёной, переохлаждённой, тяжёлой воды каскадом стекают вниз по континентальному склону Антарктиды подводными водопадами в глубины океана.
По мере того, как эти воды опускаются с антарктического шельфа, они распространяются на север через Южный океан, вызывая абиссальную циркуляцию — нижнюю часть глобального океана, «опрокидывающую» циркуляцию. Это самые плотные водные массы в Мировом океане и «машинное отделение» существующей системы, переносящей тепло, растворённые газы и питательные вещества по всему миру.

Но таяние ледников в Западной Антарктиде, в первую очередь в море Амундсена, опресняет шельфовые воды в море Росса и замедляет образование придонной воды, согласно исследованию, проведённому Кэти Ганн (Kathy Gunn), физиком-океанографом из Организации научных и промышленных исследований Содружества в Хобарте, Тасмания. Ганн и её коллеги исследовали воды в Австралийском антарктическом бассейне — части Тихого океана между Восточной Антарктидой и южной Австралией.
Они использовали десятилетние наблюдения с исследовательских судов и непрерывные измерения с причалов, чтобы отслеживать изменения температуры, солёности, кислорода и потока в трёх источниках донной воды, которые получает этот бассейн: море Уэдделла, побережье Земли Адели и море Росса. Они обнаружили, что с 1990-х годов потоки стали преснее, легче и меньше по объёму, а глубинная циркуляция замедлилась почти на треть. Наибольшие изменения произошли в потоках из моря Росса.
«Мы находимся ниже по течению от большого количества талой воды», — сказала Ганн. Эта талая вода с ледников делает поверхность океана менее солёной, а когда она замерзает, воды внизу становятся менее плотными, чем обычно, и медленнее падают в глубину.
По словам Ганн: «Учитывая наши ожидания, что лёд продолжит таять, наиболее вероятным результатом будет продолжение замедления».
Между тем, недавнее исследование, проведённое океанографом Шэньцзе Чжоу (Shenjie Zhou), постдоком Британской антарктической службы, показало 20-процентное замедление в атлантическом секторе у антарктического моря Уэдделла. Чжоу и его коллеги предположили, что ослабление прибрежных ветров как часть естественного цикла приводит к сокращению площадей, образующих лёд.

По словам Чжоу, наблюдения как в море Уэдделла, так и в Австралийском антарктическом бассейне являются ранними признаками замедления «опрокидывающей» циркуляции. Основной драйвер может различаться между двумя областями, но «общая картина будет определяться самыми слабыми местами системы».

Прогнозы меняющихся вод

Наблюдения согласуются с прогнозами моделей «океан-атмосфера-морской лёд», опубликованными ранее в этом году, которые показывают, что «опрокидывающая» циркуляция Антарктики может замедлиться на 40% к 2050 году, если выбросы парниковых газов не уменьшатся.
Прогнозируемые изменения уже идут полным ходом, сказал океанограф и специалист по моделированию из Университета Нового Южного Уэльса Мэтью Ингланд (Matthew England), соавтор работы по моделированию и нового исследования австралийского антарктического бассейна. По его словам, последствия продолжающегося замедления или коллапса будут глубокими и, вероятно, необратимыми.
Любые признаки замедления абиссальной циркуляции могут сигнализировать о фундаментальном сдвиге в равновесии океана и его роли в качестве регулятора климата, считает физик-океанограф Натали Робинсон (Natalie Robinson) из Национального института водных и атмосферных исследований Новой Зеландии, не участвовавшая в новых исследованиях. Более медленная циркуляция может означать, что океаны поглощают меньше углекислого газа и тепла.
Ганн сказала, что её беспокоит влияние замедления циркуляции на морские экосистемы. Глубинная циркуляция вентилирует глубокие бассейны кислородом, а ослабление уже уменьшило приток кислорода и истончило хорошо вентилируемые глубинные слои. Это изменение может повлиять на морскую жизнь на глубине, а также на способность верхней части «опрокидывающей» циркуляции возвращать питательные вещества на поверхность. «Поскольку «опрокидывание» замедлится, океан начнёт немного застаиваться», — объяснила Ганн.
«Возможно, ещё слишком рано говорить с уверенностью о том, выходят ли недавние изменения в регионе моря Росса за диапазон естественной изменчивости, но за этим районом нужно внимательно следить, потому что «шельфовый ледник уязвим для изменений циркуляции, которые могут быстро привести к гораздо более тёплым водным массам», входящим в его полость», — сказала Робинсон.

Ссылка: https://eos.org/articles/meltwater-from-antarctic-glaciers-is-slowing-deep-ocean-currents

Изменение климата было частично смягчено за счёт увеличения суммарного стока углерода на суше в наземной биосфере. Таким образом, понимание процессов, управляющих этим стоком, необходимо для защиты, управления и прогнозирования этой важной экосистемной услуги. В этом обзоре авторы рассматривают доказательства усиленного стока углерода на суше и приписывают наблюдаемую реакцию движущим силам и процессам. Этот сток увеличился с 1,2 ± 0,5 ПгС год^–1 в 1960-х годах до 3,1 ± 0,6 ПгС год^–1 в 2010-х годах. Эта тенденция в значительной степени является результатом «удобрения» углекислым газом, увеличивающего фотосинтез (вызывающего увеличение годового стока углерода на суше более чем на 2 ПгC в глобальном масштабе с 1900 г.), в основном в районах тропических лесов, и повышенных температур, снижающих ограничение холода, главным образом в более высоких широтах. Продолжающееся долгосрочное связывание углерода на суше возможно до конца этого века при осуществлении нескольких сценариев выбросов, особенно если используются природные климатические решения и надлежащее управление экосистемами. Новое поколение глобально распределённых полевых экспериментов необходимо для улучшения понимания будущего потенциала поглощения углерода путём измерения подземного выброса углерода, реакции на обогащение углекислым газом и долгосрочных сдвигов в распределении и круговороте углерода.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-023-00456-3

Ожидается, что глобальное бремя для здоровья от дыма лесных пожаров усилится в условиях изменения климата, однако нет количественных оценок экономических издержек, связанных с увеличением смертности и числа госпитализаций, обусловленных сердечно-сосудистыми и респираторными заболеваниями. Используя систему количественной оценки риска лесных пожаров и ансамбль из 12 климатических моделей, авторы обнаружили среднее увеличение затрат на здоровье в результате дыма лесных пожаров к 2070 году на 1–16% в различных ландшафтах юго-восточной Австралии. Максимальное увеличение стоимости в ансамбле (5–38%) часто превышает сокращение выбросов в результате обработки топлива, в то время как затраты снижаются умеренно (0–7%) для ансамблевого минимума. Неослабевающее изменение климата увеличит вредное воздействие дыма от лесных пожаров на здоровье и снизит установленную эффективность горения.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00432-0

Атлантическая меридиональная термохалинная циркуляция является основным элементом «опрокидывания» в климатической системе, и будущий коллапс окажет серьёзное воздействие на климат в регионе Северной Атлантики. В последние годы сообщалось об ослаблении циркуляции, но оценки Межправительственной группы экспертов по изменению климата, основанные на имитационном моделировании Проекта взаимного сравнения климатических моделей CMIP, показывают, что полный коллапс маловероятен в XXI веке. Однако переход к нежелательному состоянию климата вызывает растущую озабоченность в связи с увеличением концентрации парниковых газов. Прогнозы, основанные на наблюдениях, построены на обнаружении сигналов раннего предупреждения, в первую очередь увеличения дисперсии (потери устойчивости) и увеличения автокорреляции (критического замедления), о которых недавно сообщалось для атлантической меридиональной термохалинной циркуляции. Авторы предоставили статистическую значимость и основанные на данных оценки времени «опрокидывания». По их оценкам, крах атлантической меридиональной термохалинной циркуляции произойдёт примерно в середине века при текущем сценарии будущих выбросов.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-39810-w

Мониторинг пространственных и временных тенденций водопользования имеет первостепенное значение для обеспечения водной и продовольственной безопасности в речных бассейнах, испытывающих трудности из-за нехватки воды и аномальных погодных условий, вызванных изменением климата. Для количественной оценки водопотребления сельскохозяйственным сектором требуется непрерывный мониторинг в различных пространственных масштабах, от поля (< 1 га) до бассейна. Обусловленное спросом требование охвата больших площадей при одновременном предоставлении пространственно распределённой информации делает использование измерительных устройств на местах невозможным. Спутники наблюдения Земли и методы дистанционного зондирования предлагают эффективную альтернативу оценке безвозвратного использования воды (фактических потоков эвапотранспирации (ET_a)) с использованием периодических наблюдений в видимой и инфракрасной областях спектра. Однако оптическим спутниковым данным часто мешают шумы из-за облачного покрова, облачной тени, аэрозолей и других проблем, связанных со спутником, таких как отказ корректора линии сканирования в Landsat 7, нарушающий непрерывность временных наблюдений. Эти пробелы должны быть заполнены статистически, чтобы рассчитать агрегированные сезонные и годовые оценки ET_a. Авторы представляют подход к созданию заполненных пробелов многолетних ежемесячных карт ET_a со средним пространственным разрешением 30 м. Метод включает в себя два основных этапа: (i) оценку ET_a с использованием реализации модели поверхностного энергетического баланса на основе Python, называемой PySEBAL, и (ii) временную интерполяцию с использованием модели локально взвешенной регрессии с последующей пространственной интерполяцией на основе сплайнов для заполнения пробелов во времени и на местах. Этот подход применяется к большому бессточному бассейну озера Урмия с площадью поверхности ~ 52 970 км² в Иране за 2013–2015 гг. с использованием спутниковых данных Landsat 7 и 8. Результаты показывают, что реализованный подход к заполнению пробелов может реконструировать ежемесячную динамику ET_a по различным типам землепользования, сохраняя при этом высокую пространственную изменчивость. Сравнение с аналогичным набором данных из FAO WaPOR показало очень высокую корреляцию с R², равным 0,93. Исследование демонстрирует применимость этого подхода к более крупному бассейну, который можно расширить и воспроизвести на другие географические районы.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-023-38563-2

После рекордно жаркого июня большие территории США и Мексики, Южной Европы и Китая испытали сильную жару в июле 2023 года, побив многие местные рекорды высокой температуры.

В июле 2023 года в нескольких частях Северного полушария, включая юго-запад США и Мексику, Южную Европу и Китай, наблюдались экстремальные волны тепла. Температура превысила 50°C 16 июля в Долине Смерти в США, а также на северо-западе Китая (CNN, 2023). Рекорды были установлены и на многих других метеостанциях Китая, а 16 июля в Саньбао был побит общекитайский рекорд жары. В Европе самый жаркий день был зафиксирован в Каталонии, а самые высокие рекорды дневной минимальной температуры были побиты в других частях Испании. В США в некоторых частях Невады, Колорадо и Нью-Мексико были зафиксированы рекордно высокие температуры, самые высокие ночные температуры были в некоторых частях Аризоны, на Каймановых островах, а также в Фениксе, штат Аризона, где был установлен рекорд самого длительного времени, когда температура не опускалась ниже 32,2°C.
В США было подтверждено несколько смертей от жары, в том числе среди мигрантов на мексиканской границе. Только в Мексике от жары погибло более 200 человек. Испания, Италия, Греция, Кипр, Алжир и Китай также сообщили о смерти от жары, а также о значительном увеличении числа госпитализаций из-за болезней, связанных с жарой. Большая часть населения Италии и Испании, а также более 100 миллионов человек на юге США находятся под угрозой жары. Во всех трёх регионах резко вырос спрос на электроэнергию, что негативно сказалось на производстве ряда важных культур, включая оливковое масло в Испании и хлопок в Китае.
Учёные из инициативы World Weather Attribution объединились, чтобы оценить, в какой степени изменение климата, вызванное деятельностью человека, изменило вероятность и интенсивность экстремальной июльской жары в этих трёх регионах.
Используя опубликованные рецензируемые методы, авторы проанализировали, как антропогенное изменение климата изменило вероятность и интенсивность 1) средних максимальных температур за 18 дней в наиболее пострадавших регионах на западе США, в Техасе и на севере Мексики (рис. 1, вверху). 2) 7-дневные средние максимальные температуры над сушей в прямоугольнике (5° з.д. – 25° в.д., 36-45° с.ш.), охватывающем наиболее пострадавший регион (рис. 1, в центре). 3) 14-дневные средние максимальные температуры над низменностями Китая, вновь охватывавшие наиболее пострадавший регион (рис. 1, внизу).

Рис. 1. Максимальные температуры июля, усреднённые по продолжительности тепловых явлений, определённых для данного исследования (слева), и те же, но выраженные в аномалиях по отношению к 1950–2023 гг. (справа). В первом ряду показаны Западная часть США и Мексика, во втором – Южная Европа, а в третьем – Китай.

Главные выводы

Волны тепла являются одними из самых смертоносных природных опасностей: ежегодно тысячи людей умирают от причин, связанных с жарой. Однако о полном воздействии аномальной жары редко можно узнать до тех пор, пока не пройдут недели или месяцы, когда будут собраны свидетельства о смерти или когда учёные смогут проанализировать избыточное количество смертей. Во многих местах отсутствует надлежащий учёт смертей, связанных с жарой, поэтому имеющиеся в настоящее время данные о глобальной смертности, вероятно, занижены.
В соответствии с тем, что ожидалось в прошлых климатических прогнозах и отчётах МГЭИК, эти события сегодня уже не редкость. В последние годы в Северной Америке, Европе и Китае волны тепла всё чаще случались в результате потепления, вызванного деятельностью человека, поэтому нынешние волны тепла не являются редкостью в сегодняшнем климате, а событие, подобное нынешнему, ожидается примерно раз в 15 лет в регионе США/Мексики, раз в 10 лет в Южной Европе и раз в 5 лет в Китае.
Однако без антропогенного изменения климата эти тепловые явления были бы крайне редки. В Китае это произошло бы примерно один раз в 250 лет, в то время как максимальная жара, подобная июльской 2023 года, была бы практически невозможна в регионе США/Мексики и Южной Европы, если бы люди не нагревали планету, сжигая ископаемое топливо.
Во всех регионах волна тепла с той же вероятностью, что и наблюдаемая сегодня, была бы значительно холоднее в мире без изменения климата. Как и в предыдущих исследованиях, обнаружено, что волны тепла, определённые выше, на 2,5°C теплее в Южной Европе, на 2°C в Северной Америке и примерно на 1°C в Китае в сегодняшнем климате, чем они были бы, если бы не антропогенное изменение климата.
Если мир быстро не прекратит сжигание ископаемого топлива, эти явления станут ещё более частыми, и мир будет испытывать волны тепла, которые будут ещё более интенсивными и продолжительными. Волна тепла, подобная недавней, будет происходить каждые 2-5 лет в мире, где на 2°C теплее, чем доиндустриальный климат.
Планы действий в связи с жарой всё чаще реализуются во всех трёх регионах, и есть свидетельства того, что они приводят к снижению смертности, связанной с жарой. Кроме того, города, в которых предусмотрено планирование мер для экстремальной жары, как правило, более прохладные и уменьшают эффект городского острова тепла. Существует настоятельная необходимость в ускоренном развёртывании планов действий в связи с жарой в свете растущей уязвимости, вызванной пересекающимися тенденциями изменения климата, старения населения и урбанизации.

Ссылка: https://www.worldweatherattribution.org/extreme-heat-in-north-america-europe-and-china-in-july-2023-made-much-more-likely-by-climate-change/

С начала спутниковой эры температура поверхности моря (ТПМ) в Южном океане снизилась, несмотря на глобальное потепление. Хотя ранее сообщалось, что наблюдаемое похолодание Южного океана оказывает минимальное влияние на тропическую часть Тихого океана, недавно было показано, что эффективность этой дистанционной зависимости опосредована обратными связями субтропических облаков, которые в значительной степени определяются качеством модели. Здесь проведено взаимное сравнение модельных парных ансамблевых расчётов при историческом радиационном воздействии: одно со свободно развивающимися ТПМ, а другое с аномалиями ТПМ в Южном океане, вынужденными следовать наблюдениям. Раскрыто глобальное влияние наблюдаемого похолодания Южного океана в моделях с более сильными (и более реалистичными) обратными связями облаков на расширение антарктического морского льда, похолодание юго-восточной тропической части Тихого океана, смещение на север циркуляции Хэдли, ослабление алеутской депрессии и потепление в северной части Тихого океана. Таким образом, эти результаты показывают, что наблюдаемое снижение ТПМ в Южном океане могло способствовать более прохладным условиям в восточной тропической части Тихого океана в последние десятилетия.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2300881120

Выявление и количественная оценка источников, а также выяснение воздействия ультрадисперсных частиц (УДЧ) на сложные городские среды важны для контроля загрязнения частицами и понимания взаимодействия УДЧ и климата. Предыдущие исследования внесли заметный вклад в эти аспекты, и необходимо провести обзор достижений. Здесь характеристики выбросов от транспортных средств и событий/процессов образования новых частиц и их влияние на УДЧ в городах обобщены в основном на основе последних достижений. Постоянно совершенствуемые методы измерения УДЧ сыграли жизненно важную роль в понимании их источников и последствий воздействия. Между тем, кадастры выбросов, модели рассеяния и модели рецепторов, как правило, работают лучше совместно и при использовании входных данных с высоким разрешением и скорректированных алгоритмов. Кроме того, взаимодействие между УДЧ и климатом обсуждается в основном путём связывания излучения, ядер конденсации облаков, осаждения частиц и условий окружающей среды, необходимых для процессов нуклеации. Хотя для городских УДЧ существует консенсус в отношении того, что выбросы от транспорта и процессы образования зародышей являются двумя основными источниками, а УДЧ и климат взаимодействуют в основном через излучение и ядра конденсации облаков, есть много других важных задач на будущее, и в этой работе перечислены семь из них. С научной точки зрения они включают в себя то, насколько другие источники, такие как промышленные и региональные, смешиваются с выбросами транспорта и процессами образования зародышей в источниках и как первичные загрязнители взаимодействуют с УДЧ (аэрозолями) в обратных связях аэрозоль-климат; и с технической точки зрения, как улучшить интеграцию инструментов и услуг настройки инструментов в соответствии с реальными ситуациями. Эти успехи и перспективы на будущее помогут более точно определить вклад выбросов и процессов нуклеации в УДЧ и лучше оценить влияние УДЧ. Несмотря на прилагаемые усилия, знания об основных источниках и воздействиях городских УДЧ ограничены и здесь отсутствуют детальные решения будущих задач, требующие совместных усилий в изучении УДЧ и смежных областей.

Ссылка: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590162123000217

Макроклиматические изменения влияют на экосистемы во всём мире. Однако большая часть наземных видов живёт в условиях, когда воздействие изменения макроклимата смягчается, например, в тени деревьев, и неизвестно, как эта буферизация повлияет на будущее перераспределение биоразнообразия под пологом леса в континентальном масштабе. Авторы показывают, что тенистые лесные подстилки из-за густых крон деревьев смягчают серьёзное воздействие потепления на биоразнообразие лесов, в то время как раскрытие крон усиливает воздействие изменения макроклимата. Межконтинентальный эксперимент по трансплантации в пяти контрастных биогеографических районах в сочетании с экспериментальным нагреванием и облучением был использован для параметризации моделей механистического демографического распределения с разрешением 25 м и прогнозирования текущего и будущего распределения 12 обычных видов растений подлеска с учётом влияния лесного микроклимата и плотности лесного покрова. Эти результаты подчёркивают, что микроклимат и густота лесов являются мощными инструментами для управляющих лесами и политиков для защиты лесного биоразнообразия от изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01744-y