Опубликован совместный доклад Международного бюро мер и весов и ВМО «Метрология для действий в области климата»: 

Смешанные жаркие и засушливые явления могут нанести значительный ущерб и подтолкнуть социально-экономические системы к переломным моментам, подавляя способность природных и антропогенных систем справляться с комбинированными факторами стресса. По мере того, как изменение климата продолжает изменять характер угроз, последствия этих событий будут ещё больше усугубляться изменениями в подверженности и уязвимости. Однако будущий риск этих событий и роль этих компонентов остаются плохо изученными. Используя мультимодельный ансамбль, авторы обнаружили, что к концу XXI века дополнительные 0,7–1,7 миллиарда человек во всём мире будут подвергаться усиленным сложным явлениям, в зависимости от сценариев. Кроме того, по прогнозам, воздействие этих явлений на пахотные земли увеличится на 2–5,7 млн км². Эти результаты также показывают, что в странах со слабым управлением риск сложных событий возрастёт в два раза больше, чем в странах с хорошим управлением. Тем самым подчёркивается важность эффективного управления для смягчения и управления растущими рисками сложных явлений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00401-7

Влияние ассимиляции толщины арктического морского льда (ТАМЛ), полученной со спутников, на климатологию моделирования сплочённости морского льда (СМЛ) в CICE5 (Community Ice CodE version 5.1.2) исследуется с использованием системы усвоения данных, основанной на оптимальной интерполяции ансамбля. Система усвоения спутниковых данных SIT CryoSat-2 and SMOS за 2011–2019 гг. значительно снижает климатологическую погрешность ТАМЛ и СМЛ как в периоды таяния морского льда, так и в вегетационные периоды. Кроме того, реакция СМЛ на изменение ТАМЛ сильно зависит от времени года и географического положения. Увеличение ТАМЛ во внутренней ледовой зоне связано с системой усвоения данных во время бореальной зимы, когда возможно наблюдение с помощью ТАМЛ; таяние льда в течение последующих сезонов ослабляется, увеличивая СМЛ в течение бореального лета, уменьшая одновременно её погрешность. В краевых ледовых зонах положительное смещение ТАМЛ, показанное в контрольном моделировании, значительно снижается с помощью системы усвоения данных, что уменьшает положительное смещение СМЛ. Идеализированные эксперименты по снижению ТАМЛ показывают, что усиленный процесс таяния донного льда играет решающую роль в снижении СМЛ; предписанное сокращение ТАМЛ увеличивает солёность ледяной массы из-за слабого гравитационного дренирования рассола и повышает температуру ледяной массы вследствие уменьшения альбедо морского льда. Увеличение солёности и температуры льда способствует уменьшению энтальпии льда, ускоряя процесс придонного таяния, что приводит к уменьшению СМЛ.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00402-6

Снег играет важную роль в Арктике как граница между морским льдом и атмосферой. Оптические свойства, теплопроводность и распределение массы имеют решающее значение для понимания энергетического баланса и распределения массы сложной системы арктического морского льда. Проводя измерения с октября 2019 г. по сентябрь 2020 г. в рамках экспедиции Многопрофильной дрейфующей обсерватории для изучения арктического климата (MOSAiC), авторы получили набор данных, отражающий годовую эволюцию физических свойств снежного покрова и поверхностного рассеивающего слоя, пористого поверхностного слоя арктического морского льда, формирующегося за счёт преимущественного таяния на границах ледяных зёрен. Набор данных включает измерения снега во время MOSAiC: профили глубины, плотности, температуры, водного эквивалента снега, сопротивления проникновению, стабильного изотопа воды, солёности и образцов микрокомпьютерной томографии. Большинство снежных ям еженедельно посещались и измерялись, чтобы зафиксировать временную эволюцию физических свойств снега. Скомпилированный набор данных включает 576 снежных ям и описывает состояние снега во время экспедиции MOSAiC.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02273-1

Известно, что экстремальные конвективные явления Эль-Ниньо (ЭКЯЭ), характеризующиеся сильными конвективными проявлениями в восточной части Тихого океана, имеют прямую связь с аномальными климатическими условиями во всём мире, и сообщалось, что они будут происходить чаще при парниковом потеплении. Здесь, используя набор ансамблевых экспериментов с увеличением и уменьшением концентрации CO₂, авторы показывают, что частота и максимальная интенсивность ЭКЯЭ ещё больше увеличиваются в период замедления по сравнению с периодом нарастания. Эти изменения ЭКЯЭ связаны со смещением к югу зоны внутритропической конвергенции и усилением нелинейной реакции осадков на изменение температуры поверхности моря в период спада. Возрастающая частота ЭКЯЭ оказывает существенное влияние на региональные аномальные явления и вносит значительный вклад в среднерегиональные климатические изменения воздействия CO₂.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh2412

Стабильности антарктического шельфового ледника угрожает таяние поверхности, которое было причастно к нескольким событиям его обрушения за последние десятилетия. Авторы сначала анализируют кумулятивное число дней состояния мокрого снега/льда («дни таяния») для сезонов таяния с 1980 по 2021 гг. над шельфовыми ледниками Антарктиды с использованием пассивных и активных микроволновых спутниковых наблюдений. Поскольку эти наблюдения не показывают объёмы талой воды напрямую, авторы рассчитывают их, используя основанную на физике модель многослойного снега SNOWPACK, управляемую глобальной моделью реанализа климата Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications Version 2. Обнаружена сильная нелинейная зависимость между днями таяния и объёмом производства талой воды. Расчёт дней таяния моделью SNOWPACK согласуется с наблюдениями как за совокупным числом дней, так и за пространственной и межгодовой изменчивостью. Самая высокая скорость таяния наблюдается на шельфовых ледниках полуострова, особенно в южное лето 1992/1993 и 1994/1995 гг. Для всех шельфовых ледников SNOWPACK вычисляет небольшую, но значительную тенденцию к уменьшению числа дней таяния в год и объёма производства талой воды за 41 год.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL102744

На орошение приходится около 70% глобального забора пресной воды и около 90% её безвозвратного использования, что приводит к бесчисленным воздействиям на систему Земля. В этом обзоре авторы обобщают, как ирригация в настоящее время влияет на ключевые компоненты системы Земля. Оценки показывают, что имеется более 3,6 миллионов км² в настоящее время орошаемых земель с горячими точками в интенсивно возделываемых Высоких равнинах США, Центральной долине Калифорнии, Индо-Гангском бассейне и северном Китае. Согласно моделям, каждый год во всём мире забирается примерно 2 700 ± 540 км³ воды для орошения, что в целом соответствует значениям, сообщаемым странами, несмотря на то, что эти оценки содержат существенные неопределённости. Экспансивное орошение изменило поверхностный энергетический баланс и биогеохимический цикл. Переход от потоков явного тепла к потокам скрытого тепла и возникающие в результате обратные связи между сушей и атмосферой обычно снижают температуру поверхности в региональном вегетационном периоде на ~ 1–3°C. Орошение может смягчить экстремальные температуры в некоторых регионах, но, наоборот, усугубляет влажностный тепловой стресс. Смоделированные реакции на осадки более разнообразны: в некоторых регионах с интенсивным земледелием наблюдается подавление местных осадков, но увеличение осадков вниз по течению из-за взаимодействия атмосферной циркуляции. Кроме того, орошение может увеличить поглощение углерода пахотными землями; однако оно также может способствовать увеличению потоков метана в рисовых системах и усилению азотной нагрузки на грунтовые воды. Междисциплинарные комплексные исследования могут способствовать лучшему пониманию этих взаимодействий ирригации и системы Земля, а также выявлению и уменьшению неопределённостей, предубеждений и ограничений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-023-00438-5

Транспортно-химические модели атмосферы широко применялись в прогнозах аэрозолей в последние десятилетия, в то время как они сталкиваются с проблемами, связанными с неопределённостями в интенсивности выбросов, метеорологическими данными и чрезмерно упрощёнными химическими параметрами. Авторы разработали пространственно-временную структуру глубокого обучения, названную PPN (сеть прогнозирования загрязнения для PM_2,5), для точного и эффективного прогнозирования региональных концентраций PM_2,5. Она имеет архитектуру кодер-декодер и сочетает в себе предыдущие наблюдения PM_2,5 и численный прогноз погоды. Кроме того, модель предлагает взвешенную функцию потерь для повышения эффективности прогнозирования экстремальных явлений. Она была применена для прогнозирования трёхдневных концентраций PM_2,5 в районе Пекин-Тяньцзинь-Хэбэй в Китае на трёхчасовой основе. В целом модель показала хорошие результаты со значениями коэффициента детерминации R² и корня квадратного из среднеквадратичной ошибки RMSE 0,7 и 17,7 мкг м^-3 соответственно. Она может зафиксировать высокую концентрацию PM_2,5 на юге и относительно низкую концентрацию на севере и продемонстрировать лучшую производительность в течение следующих 24 часов. Использование взвешенной функции потерь снизило уровень «недооценки высоких значений, завышения низких значений», в то время как включение предыдущих наблюдений PM_2,5 в фазу кодирования улучшило точность прогнозирования в течение 24 часов. Авторы также сравнили свои результаты с результатом современной численной модели (WRF-Chem с усвоением данных о загрязняющих веществах). Временные R² и RMSE из WRF-Chem составляли 0,30-0,77 и 19-45 мкг м^-3, в то время как в модели PPN они были 0,42-0,84 и 15-42 мкг м^-3. Предлагаемая модель демонстрирует большие возможности в области прогнозирования аэрозолей и представляет собой эффективный и точный инструмент для раннего предупреждения и управления региональными случаями загрязнения.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00397-0

Атлантический Ниньо — это основной тропический режим межгодовой климатической изменчивости температуры поверхности моря, наблюдаемый в течение бореального лета и имеющий много общего с тропическим Тихоокеанским Эль-Ниньо. Хотя тропическая Атлантика является важным источником выбросов CO₂ в атмосферу, влияние атлантического Ниньо на обмен CO₂ между морем и воздухом изучено недостаточно. Авторы показывают, что атлантический Ниньо усиливает (ослабляет) дегазацию СО₂ в центральной (западной) тропической Атлантике. В западном бассейне вызванные пресной водой изменения поверхностной солёности, значительно модулирующие парциальное давление CO₂ на поверхности океана (pCO₂), являются основной движущей силой наблюдаемых изменений потока CO₂. Напротив, в аномалиях pCO₂ в центральном бассейне преобладает изменение растворимости, вызванное температурой поверхности моря. Этот многовариантный механизм аномалии pCO₂ заметно отличается от тихоокеанского, где реакция преимущественно контролируется вызванными апвеллингом аномалиями растворённого неорганического углерода. Контрастное поведение характеризуется высокой буферной способностью СО₂ в Атлантике, где подповерхностная водная масса имеет более высокую щёлочность, чем в Тихом океане.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-38718-9

Закись азота (N₂O) является мощным парниковым газом с радиационным воздействием в 265–298 раз сильнее, чем у двуокиси углерода (CO₂). Увеличение содержания N₂O в атмосфере также способствует истощению стратосферного озона. Недавние полевые исследования показывают, что выбросы N₂O из арктических экосистем увеличились в результате потепления. На сегодняшний день выбросы в пространстве и во времени не получили адекватной количественной оценки. Авторы пересмотрели существующую модель биогеохимии, чтобы включить более подробные процессы биогеохимического цикла азота (N) в почве, эффекты оттаивания многолетней мерзлоты и поглощение атмосферного N₂O в почвах. Затем модель используется для анализа выбросов N₂O из панарктических наземных экосистем. Обнаружено, что как региональное производство N₂O, так и суммарные выбросы увеличились с 1969 по 2019 гг., при этом производство колебалось в пределах 1,2–1,3 Тг N в год, а суммарные выбросы в пределах 1,1–1,2 Тг N в год с учётом последствий таяния многолетней мерзлоты. Поглощение почвой N₂O из атмосферы составило 0,1 Тг N год-1 с небольшой межгодовой изменчивостью. Атмосферное осаждение N значительно увеличило выбросы N₂O на 31,5 ± 3,1%. Пространственно наземные экосистемы действуют как суммарные источники или стоки в диапазоне от -12 до 700 мг N м^-2 в год в зависимости от температуры, осадков, характеристик почвы и типов растительности в регионе. 

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2023/egusphere-2023-1047/