В конце декабря 2015 года наблюдалось экстремальное потепление вблизи Северного полюса, когда температура на высоте 2 метра поднялась выше 0°C. Это конкретное событие было приписано циклонам и связанному с ними проникновению влаги. Однако в исторических записях мало что известно о характеристиках и движущих силах подобных событий. Здесь, используя данные реанализа Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды, версия 5 (ERA5), авторы изучают эти зимние экстремальные потепления с температурой выше 0°C на высоте 2 метра в точках сетки в высоких широтах Арктики (севернее 80° с.ш.), произошедших в 1980–2021 гг. В ERA5 такие явления экстремального потепления в зимнее время можно обнаружить только в атлантическом секторе. Во многих узлах сетки они встречаются редко, а в некоторые зимы полностью отсутствуют. Более того, даже если они происходят, они, как правило, кратковременны: большинство событий длятся менее суток. Изучая баланс их поверхностной энергии, авторы обнаружили, что эти события с увеличением широты переходят из режима, в котором доминирует турбулентный тепловой поток, в режим, в котором доминирует нисходящее длинноволновое излучение. Положительные аномалии давления на уровне моря, которые напоминают блокировку над северной Евразией, идентифицированы как ключевой фактор, способствующий этим событиям, поскольку они могут эффективно отклонять распространяющиеся на восток циклоны в сторону полюсов, что приводит к интенсивному вторжению влаги и тепла в высокие широты Арктики. При использовании алгоритма обнаружения атмосферных рек, роль атмосферных рек в содействии возникновению этих экстремальных потеплений, определённых в масштабе точек сетки, чётко определяется количественно. Важность атмосферных рек в возникновении этих событий возрастает с увеличением широты. Севернее примерно 83° с.ш. 100% этих событий произошли в условиях атмосферных рек, что подтверждает их важную роль в возникновении этих событий. За последние четыре десятилетия частота, продолжительность и масштаб этих событий значительно возросли. Поскольку Арктика продолжает нагреваться, частота, продолжительность и масштаб этих явлений, вероятно, возрастут, что будет иметь серьёзные последствия для местного морского льда, гидрологического цикла и экосистемы.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/24/4451/2024/

Сокращение выбросов метана (CH₄) для ограничения потепления до 1,5°C можно отслеживать путём одновременного анализа концентрации CH₄ и его изотопного состава (δ¹³C, δD). На основе реконструкций временных тенденций, широтного и вертикального градиента CH₄ и δ¹³C с 1985 по 2020 гг. с использованием модели переноса химии атмосферы авторы показали (1) сокращение выбросов в результате добычи нефти и газа с 1990-х годов, стабилизировавших темпы роста концентрации атмосферного CH₄. в конце 1990-х и начале 2000-х годов, и (2), что выбросы от сельскохозяйственных животных, утилизация отходов и добыча угля способствовали увеличению выбросов CH₄ с 2006 года. Эти результаты не подтверждают ни рост выбросов в результате добычи нефти и газа в течение 1990–2020-х гг., о котором сообщалось в реестре EDGARv6, ни значительное увеличение нетрадиционных выбросов с 2006 года, о котором сообщает реестр GAINSv4. Общие выбросы от ископаемого топлива оставались стабильными с 2000 по 2020 гг., скорее всего, потому, что снижение выбросов в результате добычи нефти и газа в некоторых регионах компенсировало увеличение выбросов от добычи угля в Китае.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01286-x

Ожидается, что высокие облака, образующиеся в результате тропической конвекции, уменьшатся по площади по мере потепления климата, а радиационная обратная связь, обусловленная этим изменением, уже давно является предметом споров. В недавней оценке чувствительности климата Всемирная программа исследований климата определила, что эта обратная связь в основном отрицательная, хотя и со значительной неопределённостью. Авторы исследуют реакцию облаков, используя подход, рассматривающий высокие облака как часть оптического континуума, а не как объекты с фиксированной непрозрачностью. Показано, что существенная отрицательная обратная связь не подтверждается ансамблем атмосферных моделей высокого разрешения. Скорее, модели предполагают, что изменения площади облаков и непрозрачности вместе действуют как слабо положительная обратная связь. Положительный компонент непрозрачности возникает из-за непропорционального сокращения площади толстых, охлаждающих климат облаков по сравнению с тонкими, согревающими климат облаками. Это говорит о том, что область толстых облаков тесно связана со скоростью конвективного опрокидывания, которая, как ожидается, замедлится с потеплением, тогда как область тонких облаков находится под влиянием других, менее определённых процессов. Положительная обратная связь заметно отличается от предыдущих оценок и приводит к сдвигу на +0,3°C медианной оценки равновесной чувствительности климата по сравнению с предыдущей оценкой.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-024-01420-6

Антропогенное потепление может изменить крупномасштабные структуры циркуляции в атмосфере, что может иметь серьёзные последствия для регионального климата и экстремальных погодных явлений. Наблюдаемые термодинамические изменения во внетропических бореальных зонах с высокой степенью уверенности объясняются антропогенными выбросами, но большинство изменений циркуляции - нет. В частности, не только то, что в предыдущем наборе климатических моделей большинство из них не фиксируют недавнее ослабление траекторий бореальных летних штормов, но и количественная оценка роли антропогенных выбросов в ослаблении траекторий недавних штормов до сих пор не проводилась. Авторы использовали новейший набор климатических моделей, которые, как обнаружено, адекватно отражают ослабление недавних штормов и показывают, что это ослабление связано с антропогенными выбросами. Эти выбросы привели к более быстрому потеплению в высоких широтах, а связанное с этим уменьшение температурного градиента к полюсу ослабило штормы. Физическая согласованность между данными моделей и реанализов повышает уверенность в прогнозируемом ослаблении, представляющим собой региональные риски, включая экстремально жаркую и засушливую погоду летом.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00640-2

Изменение климата может повлиять на сельское хозяйство на разных уровнях – от заводов до ферм и учреждений – но эти последствия трудно измерить и последовательно спрогнозировать. Предлагается статистический подход для оценки чувствительности сельскохозяйственных систем к различным аспектам изменения климата и моделирования будущих изменений, включающих адаптацию человека. Применение этого подхода к ситуации в Бразилии показывает, что климат оказывает сильное влияние на урожайность и доходы от сельского хозяйства и приводит к дефолту крупного банка государственного сектора. Прогнозы на будущее предполагают рост доходности и волатильности доходов в середине столетия, а также более высокие темпы дефолтов, вызванных изменением климата, что создаёт соответствующие риски для финансовых учреждений. Таким образом, этот подход способен отразить часто трудно моделируемые возникающие климатические риски и служить основой для более индивидуальных подходов к повышению устойчивости. 

Эффективная политика адаптации к изменению климата требует понимания того, как воздействия связаны с местоположением и уязвимостью, размерами климатической системы, которая изменится больше всего, и где антропогенное воздействие будет наиболее драконовским, а также институтов, лучше всего подходящих для реагирования. Предлагается простой метод для более достоверного сопоставления эмпирических статистических оценок ущерба, полученных на основе недавних наблюдений за погодой и её последствиями, с прогнозируемыми будущими изменениями климата и предлагаемыми ответными мерами. Сначала авторы анализируют данные о сельскохозяйственном производстве и погашении кредитов в Бразилии, чтобы понять уязвимость к историческим изменениям более предсказуемых компонентов - температуры и осадков (тенденция и сезонность), а также к потрясениям (как локальным, так и в более крупных пространственных масштабах). Эти анализируемые погодные изменения за последние два десятилетия объясняют более 50% колебаний урожайности основных сельскохозяйственных культур Бразилии и, что особенно важно, могут быть построены таким же образом для будущих климатических прогнозов. Объединив эти оценки со скорректированными на предвзятость климатическими моделями с пространственной детализацией для Бразилии, авторы обнаружили увеличение различий в урожайности и доходах (включая большее число плохих лет и худших результатов) и более высокий уровень дефолтов по сельскохозяйственным кредитам в середине века. Результаты в этом контексте указывают на два особенно острых аспекта уязвимости: усиление сезонности и местные идиосинкразические шоки способствуют ухудшению результатов, наряду с уменьшением способности пространственно коррелированных («ковариатных») шоков смягчать эти последствия через цены. Эти результаты показывают, что стратегии устойчивости должны быть сосредоточены на таких институтах, как хранение воды, финансовые услуги и перестрахование.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2215677121

Повышение уровня моря приводит к затоплению многолетней мерзлоты на суше в Арктике, превращая её в подводную многолетнюю мерзлоту. Подводная многолетняя мерзлота, толщина которой местами превышает 700 м, подстилает ~1,8 млн км² арктического континентального шельфа. Изменения уровня моря в течение ледниково-межледниковых циклов контролируют распределение и толщину подводной многолетней мерзлоты, однако ни одна модель многолетней мерзлоты не учитывает ледниковую изостатическую корректировку, которая отклоняет местный уровень моря от среднего глобального значения из-за изменений в нагрузке льда и океана. Авторы включили ледниковую изостатическую корректировку в панарктическую модель подводной многолетней мерзлоты в расчёт на последние 400 000 лет. Такое включение значительно уменьшает современную толщину подводной многолетней мерзлоты, главным образом из-за гидроизостатических эффектов, а также деформации, связанной с ледяными щитами Северного полушария. Кроме того, было продлено моделирование на 1000 лет вперёд для сценариев выбросов, изложенных в шестом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Обнаружено, что подводная многолетняя мерзлота сохраняется при сценарии с низкими выбросами, но в основном исчезает при сценарии с высокими выбросами.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-45906-8 

Неполное сгорание в процессе лесных пожаров в бореальных лесах оставляет после себя наследственные обратные связи между растениями и почвой, как известно, ограничивающие биоразнообразие растений. Эти ограничения могут препятствовать улавливанию углерода после пожара, осложняя переход экосистем к моделям роста растительности, которые способны компенсировать ускоренное теплом разложение почвы в условиях изменения климата. Авторы исследовали условия возобновления роста растений через два года после 49 отдельных естественных лесных пожаров, охватывающих почти весь климатический диапазон бореальной Фенноскандии, чтобы определить локальные и региональные факторы, способствующие восстановлению ранней растительности. Минимальное восстановление хвойных пород было обнаружено при широком диапазоне интенсивности пожаров, хотя остаточная органическая структура почвы и растений была связана с ограниченным ростом разнообразной более адаптированной к теплу растительности, такой как широколиственные деревья. Это двойное ограничение регенерации совпало с увеличением концентрации бактерий-разрушителей в почве при повышении среднегодовой температуры, что потенциально увеличивало выделение углерода из почвы. Эти результаты показывают, что значительные части бореального региона в настоящее время подвергаются риску продления послепожарных периодов суммарных выбросов углерода в атмосферу из-за ограничений биоразнообразия растений, вызванных лесными пожарами и изменением климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01333-7

Торфяники хранят органический углерод, доступный для разложения и переноса в соседние водоёмы, что в конечном итоге может привести к выбросам углекислого газа (CO₂) и метана (CH₄). Целью данного исследования было выяснение биогеохимического функционирования открытых торфяных бассейнов и их влияния на балансы углерода в экосистеме и глобальном масштабе. Для описания динамики CO₂ и CH₄ в бореальных омбротрофных торфяных болотах и поровой воде (Квебек, Канада) в течение вегетационного периода 2019 и 2020 гг. использовались непрерывно работающее автоматизированное оборудование и ежемесячные ручные измерения. Коэффициенты стабильных изотопов углерода в поровой воде торфа (δ¹³C) для обоих CO₂ (медиана δ¹³C-CO₂: -3,8‰) и CH₄ (медиана δ¹³C-CH₄: -64,30‰) позволяют предположить, что гидрогенотрофный метаногенез является преобладающим путём разложения торфа. Бассейны с открытой водой были перенасыщены CO₂ и CH₄ и получали большую часть этих растворённых углеродных парниковых газов (C-ПГ) из поровых вод торфа. В течение вегетационного периода более высокие концентрации и потоки CO₂ в водоёмах были измерены, когда уровень грунтовых вод был низким, что позволяет предположить устойчивое выделение CO₂ из глубоких пор торфяной воды. Повышенное кипение и диффузия CH₄ наблюдались в августе, когда температуры придонной воды и торфа были самыми высокими. Хотя это исследование показывает, что торфяные бассейны являются «дымоходами» CO₂ и CH₄, хранящихся в торфе, оно также показывает, что концентрации и скорости потока C-ПГ в торфяных бассейнах сопоставимы с другими водными системами того же размера. Хотя торфяники часто считают однородными образованиями, это исследование подчёркивает их биогеохимическую гетерогенность, которая, если её учитывать, существенно влияет на их суммарный баланс углерода с атмосферой.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GB007909

Этот обзор направлен на улучшение понимания важнейших концепций уязвимости, адаптации и устойчивости в контексте глобальных экологических проблем, с особым акцентом на изменении климата. Изменение климата характеризуется повышением глобальной температуры и увеличением числа экстремальных погодных явлений, поэтому понимание и рассмотрение этих концепций имеют решающее значение для эффективных стратегий адаптации. Несмотря на широкое признание взаимосвязи уязвимости, адаптации и устойчивости, остаётся пробел во всестороннем понимании того, как эти концепции взаимосвязаны. Обобщая существующую литературу, авторы в этом обзоре подробно рассматривают их определения и взаимосвязь между уязвимостью, адаптацией, устойчивостью и стихийными бедствиями, связанными с климатом. Кроме того, в нём исследуется влияние изменения климата на будущие усилия по снижению риска бедствий путём анализа связи между адаптацией к изменению климата и снижением риска бедствий. Ключевые выводы подчёркивают необходимость включения социальных, институциональных, экономических и экологических факторов в планирование адаптации и призывают к инновационным подходам для повышения адаптационного потенциала и устойчивости. Этот обзор не только расширяет дискуссию в области исследований, политики и практики в этой жизненно важной области, но также предлагает стратегические идеи для развития более устойчивых и адаптивных обществ среди проблем, связанных с изменением климата.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/4/474

Быстрое потепление в высоких широтах, особенно в Сибири, привело в последние годы к крупным лесным пожарам, вызывающим обширные шлейфы дыма. В результате этих пожаров происходит существенное ухудшение качества воздуха в регионе летом, при этом концентрация мелких твёрдых частиц (PM_2,5) летом в некоторых частях Сибири увеличилась в четыре раза в течение 1998–2020 гг. Воздействие PM_2,5 связано с повышенным риском смертности от сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний, а срок жизни PM_2,5 в атмосфере таков, что его можно эффективно транспортировать между регионами и странами. Авторы использовали модель системы Земли для количественной оценки доли PM_2,5, относимой на счёт лесных пожаров в высоких широтах, происходящих в государствах-членах Арктического совета, и оценили соответствующее воздействие на здоровье на местном уровне и в соседних странах. В течение 2001–2020 гг. авторы в среднем ежегодно приписывают ~21 000 дополнительных смертей таким лесным пожарам, из которых ~8000 происходят в странах, не входящих в Арктический совет. Этот анализ показывает, что воздействие лесных пожаров в Арктике на здоровье населения снизилось в 2001–2020 гг., несмотря на увеличение выбросов PM_2,5, образующихся в результате лесных пожаров. Это, по мнению авторов, связано со сдвигом к северу средней широты сибирских лесных пожаров, что снижает их воздействие на более плотно населённые регионы.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01361-3