Метан (CH₄) является мощным парниковым газом, и его концентрация в атмосфере утроилась со времён промышленной революции. Имеются данные о том, что глобальное потепление увеличило выбросы CH₄ из пресноводных экосистем, оказывая воздействие на глобальный климат. Тем не менее, для рек и ручьёв контроль и величина выбросов CH₄ остаются весьма неопределёнными. Здесь авторы приводят глобальную пространственную оценку выбросов CH₄ из проточных вод, составляющую 27,9 (16,7–39,7) Тг CH₄ в год и примерно равную по величине выбросам других пресноводных систем. Речные выбросы CH₄ не сильно зависят от температуры и имеют низкую среднюю энергию активации (E_M = 0,14 эВ) по сравнению с выбросами озёр и водно-болотных угодий (E_M = 0,96 эВ). Напротив, глобальные структуры выбросов характеризуются большими потоками в условиях высоких и низких широт, а также в средах с преобладанием человека. Эти закономерности объясняются эдафическими (почвенными) и климатическими особенностями, которые связаны с аноксией в речных местообитаниях и вблизи них, включая высокое содержание органического вещества и водонасыщение в гидрологически связанных почвах. Эти результаты подчёркивают важность связи между землёй и водой в регулировании подачи CH₄ в проточные воды, которая уязвима не только для прямых антропогенных изменений, но и для некоторых реакций на изменение климата на суше.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41586-023-06344-6

Влияние изменения климата на интенсивность осадков хорошо задокументировано. Однако результаты, касающиеся изменений в пространственном масштабе экстремальных осадков, по-прежнему неоднозначны, поскольку предыдущие исследования были сосредоточены на конкретных регионах и временных интервалах. Это исследование направлено на устранение этой неопределённости путём изучения закономерностей изменений пространственной протяжённости кратковременных экстремальных осадков в глобальном масштабе. Предлагается индикатор на основе сетки под названием «пространственная однородность», который используется для оценки изменений пространственной протяжённости в данных глобальных измерений осадков. Это исследование показывает, что (а) повышение температуры вызывает значительное сокращение количества осадков в тропиках, но увеличение количества осадков в засушливых регионах, (б) штормы с более высокой интенсивностью осадков демонстрируют более быстрое уменьшение пространственного размера и (в) большее пространственное распространение штормов связано с более высоким общим количеством осаждаемой воды. Результаты показывают, что в условиях потепления климата в тропиках могут возникать сильные наводнения, поскольку штормы могут стать более интенсивными и сконцентрированными в пространстве.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL103233

На основе региональных прогнозов качества воздуха, подготовленных Службой мониторинга атмосферы Copernicus, предложен новый подход к постобработке для улучшения результатов и их представления в более мелком масштабе. Этот подход основан на сочетании выходной статистики модельного ансамбля с процессом пространственно-временной интерполяции, выполняемым с помощью вложенной аппроксимации Лапласа, интегрированной в стохастическое уравнение с частными производными (SPDE-INLA). Интерполяционный подход включает несколько пространственных и пространственно-временных предикторов, в том числе метеорологические переменные. Предоставляется вариант использования, дающий более детальные прогнозы Службы мониторинга атмосферы Copernicus на итальянском полуострове. Калибровка сосредоточена на концентрациях нескольких загрязнителей воздуха (PM₁₀, PM_2,5, NO₂ и O₃) с ежедневным разрешением из набора 750 пунктов мониторинга, распределённых по всей Италии. Эти результаты показывают ключевую роль, которую играют обусловливающие переменные для улучшения возможностей ансамблевых прогнозов, что позволяет улучшить калибровку по сравнению с обычными стратегиями выходной статистики модельного ансамбля. С детерминированной точки зрения производительность прогностической модели показывает значительное улучшение производительности исходного ансамблевого прогноза с почти нулевым смещением, значительно сниженными среднеквадратичными ошибками и корреляциями, почти всегда превышающими 0,9 для каждого загрязнителя; более того, подход с постобработкой способен значительно улучшить предсказание превышений даже для очень низких пороговых значений, таких как недавно рекомендованные Всемирной организацией здравоохранения. Это особенно важно, если подход должен использоваться для прогнозирования условий качества воздуха и планирования адекватных мер по защите здоровья человека даже при низких пороговых значениях. С вероятностной точки зрения качество прогноза проверялось на надёжность и правдоподобность интервалов. После постобработки прогностические функции плотности вероятности были чёткими и намного лучше откалиброваны, чем необработанный ансамблевый прогноз. Наконец, представлены некоторые дополнительные результаты, основанные на наборе ежедневных карт с координатной сеткой (4 км x 4 км), охватывающих всю Италию, для обнаружения областей, где происходят прогнозируемые пики загрязнения (превышения нормативных порогов).

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2023/egusphere-2023-1015/

Исследуется межгодовая изменчивость приземной температуры воздуха в XXI веке, используются модельные оценки CMIP6 по трём общим социально-экономическим сценариям (SSP1-2.6, SSP2-4.5 и SSP5-8.5). Прогнозируется, что по сравнению с 1961–2014 гг. межгодовая изменчивость среднегодовой температуры увеличится на 6%, 6% и 12% в глобальном масштабе в период 2051–2100 гг. по сценариям SSP1-2.6, SSP2-4.5 и SSP5-8.5 соответственно, со средним увеличением на 10–22% в низких широтах и снижением на 3–28% в высокоширотных океанах. Пространственный характер изменения зимней изменчивости в основном определяется вариациями меридионального градиента температуры. Потери морского льда и вариации площади снежного покрова в средних и высоких широтах связаны с большим снижением изменчивости согласно анализу подстилающей поверхности. В Южной Америке и Южной Африке усиление изменчивости связано с корректировкой влажно-сухого состояния, а в Южной Азии и Центральной Африке больше зависит от положительного длинноволнового радиационного эффекта из-за увеличения облачности. В тропических океанах увеличение изменчивости температуры поверхности моря и взаимодействия воздуха и моря преобладают над усилением изменчивости температуры приземного слоя воздуха.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-023-06923-3

Используя непрерывные измерения содержания озона и водяного пара с помощью двух наземных радиометров GROMOS-C и MIAWARA-C в Ню-Олесунне, Шпицберген (79° с.ш., 12° в.д.), начавшихся в сентябре 2015 года, и объединив наборы данных MERRA-2 и Aura-MLS. авторы анализируют межгодовое поведение и различия в содержании озона и водяного пара и составляют климатологию обоих газов, описывающую их годовой ход в полярных широтах. Проведено климатологическое сопоставление измерений этих наземных радиометров с данными реанализа и спутников. Общие различия отношения смеси озона по объёму между GROMOS-C и Aura-MLS в климатологии в основном находятся в пределах ±7% в средней и верхней стратосфере и превышают 10% в нижней мезосфере (1–0,1 гПа) в марте и октябре. Что касается климатологии водяного пара, то среднее совпадение MIAWARA-C и Aura-MLS составляет 5% между его значениями отношения смеси по объёму во всей стратосфере и мезосфере (100–0,01 гПа). Сравнение с MERRA-2 выявляет расхождения более чем на 50% выше уровня 0,2 гПа в зависимости от реализованных схем переноса излучения и другой физики модели. Кроме того, авторы провели сопряжённое сравнение широт, определяя виртуальную станцию в Южном полушарии с географическими координатами (79° ю.ш., 12° в.д.), чтобы исследовать межполушарные различия в составе атмосферы. Оба следовых газа демонстрируют гораздо более выраженную межгодовую и сезонную изменчивость в северном полушарии, чем в южном. Оценены эффективные вертикальные скорости переноса водяного пара, соответствующие периодам апвеллинга и даунвеллинга, обусловленным остаточной циркуляцией. В северном полушарии скорость подъёма водяного пара (с 5 мая по 20 июня в 2015, 2016, 2017, 2018 и 2021 годах и с 15 апреля по 31 мая в 2019 и 2020 годах) составляет 3,4 ± 1,9 мм с⁻¹ (MIAWARA-C) и 4,6 ± 1,8 мм с⁻¹ (Aura-MLS), а скорость спуска (с 15 сентября по 31 октября в 2015–2021 гг.) 5,0 ± 1,1 мм с⁻¹ (MIAWARA-C) и 5,4 ± 1,5 мм с⁻¹ (Aura-MLS) в диапазоне высот около 50–70 км. Скорость подъёма водяного пара (с 15 октября по 30 ноября в 2015–2021 гг.) и спуска (с 15 марта по 30 апреля в 2015–2021 гг.) в южном полушарии составляет 5,2 ± 0,8 и 2,6 ± 1,4 мм с⁻¹ по данным Aura-MLS, соответственно. Анализ вертикальных скоростей переноса водяного пара также выявляет более высокую изменчивость в северном полушарии и подходит для мониторинга и описания эволюции северной и южной полярной динамики, связанной с полярным вихрем, в зависимости от времени и высоты.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/9137/2023/

Всеобъемлющие новые наборы климатических данных были опубликованы после масштабных двухлетних усилий членов Всемирной метеорологической организации (ВМО) и Национальных центров экологической информации США (NCEI). Обновлённая информация из более чем 140 стран и тысяч мест является климатическим эквивалентом переписи населения и имеет жизненно важное значение для мониторинга изменения климата и для секторов, чувствительных к климату.
Чтобы оценить, является ли тот или иной день, неделя, месяц или год теплее или влажнее, чем в среднем, ВМО использует исходные данные за 30 лет, известные как климатологические стандартные нормы или CLINO. Это средние значения климатологических данных за 30-летний период. Важно использовать долгосрочное среднее из-за естественной изменчивости нашего климата.
Национальные центры экологической информации США только что выпустили новые климатологические стандартные нормы ВМО на 1991–2020 гг., заменяющие предыдущий базовый уровень 1981–2010 гг. Другие страны будут по-прежнему представлять свои обновления в ближайшие месяцы.
ВМО рекомендует обновлять 30-летние стандартные базисные периоды каждые десять лет, чтобы лучше отражать изменение климата и его влияние на повседневные погодные условия.
«Повышение концентрации парниковых газов в атмосфере меняет климат Земли намного быстрее, чем раньше. В результате лица, принимающие решения в чувствительных к климату секторах и отраслях, таких как управление водными ресурсами, энергетика, здравоохранение, сельское хозяйство и виноградарство, могут основывать важные решения на информации, которая может быть устаревшей», — говорит д-р Омар Баддур (Omar Baddour,), руководитель отдела климатического мониторинга в ВМО.
«Таким образом, необходимо обновлять климатические нормы для оперативных служб для принятия решений, например, для прогнозов пиковых энергетических нагрузок и рекомендаций по выбору культур и срокам посева», — сказал он.
До конца 2020 г. наиболее актуальным и широко используемым стандартным базисным периодом для расчёта климатических норм был 30-летний период 1981–2010 гг. Всемирный метеорологический конгресс рекомендовал, чтобы новый 30-летний базовый уровень, 1991-2020 гг., был принят во всём мире, и пообещал поддержку странам-членам, чтобы помочь им обновить свои параметры. Новая публикация NCEI соответствует этой рекомендации.
«Обслуживание погоды и климата столь же надёжно, как и лежащие в его основе данные, NCEI сотрудничает с ВМО, чтобы убедиться, что этот набор данных постоянно контролируется по качеству, хорошо упакован и доставлен для удовлетворения потребностей международного сообщества и стран-членов ВМО», — говорится в сообщении Джей Лоримор (Jay Lawrimore), метеоролога из отдела набора данных NCEI.
Однако для целей исторического сравнения и мониторинга изменения климата ВМО по-прежнему рекомендует продолжать период 1961-1990 гг. для расчёта и отслеживания глобальных климатических аномалий относительно фиксированного и общего контрольного периода.
Для целей Парижского соглашения об изменении климата и его целей по температуре ВМО также использует период 1850–1900 гг. в качестве доиндустриальной точки отсчёта для отслеживания повышения глобальной температуры в своем ежегодном докладе о состоянии глобального климата. Средняя глобальная температура в 2022 году была примерно на 1,15°C выше базового доиндустриального уровня. 

Исчерпывающий процесс обновления

«Публикация сводного глобального набора данных CLINO, составленного из материалов, представленных странами-членами, — основной флагманский продукт ВМО и её предшественницы на протяжении почти 100 лет. CLINO, признанный обязательной публикацией ВМО, лежит в основе многих национальных, региональных и глобальных климатических и метеорологических приложений, а также национальных и международных норм и статистики», — говорит Пир Хехлер (Peer Hechler), учёный ВМО, участвующий в обновлении норм.
«Сегодняшние всё более мощные компьютеры и системы управления климатическими данными значительно упрощают проведение более частых обновлений, которые включают анализ огромных объёмов климатических данных. Ещё одно преимущество десятилетних обновлений заключается в том, что они позволяют быстрее включать данные с недавно созданных метеостанций в нормы», — говорит он.
«Но для развивающихся стран, которые имеют значительные пробелы в своих возможностях по сбору и обработке данных, это представляет собой реальную проблему», — говорит г-н Хехлер.
ВМО была обеспокоена тем, что отсутствие CLINO за 1991–2020 гг. повлияет на качество продукции оперативного мониторинга и прогнозирования, такой как мониторинг Эль-Ниньо/Ла-Нинья, отчёты о состоянии климата, сезонные прогнозы и т.д.
В связи с этим ВМО несколько раз призывала представить CLINO 1991–2020 гг. Она организовала региональные и технические консультации для более чем 700 экспертов из более чем 100 стран с целью:
содействовать расчёту и сбору данных CLINO ВМО за 1991–2020 гг.,
содействовать обмену информацией между НМГС,
внедрить программные средства расчёта и форматирования CLINO
и обсудить проблемы участников в формате вопросов и ответов.
Ожидается, что другие страны-члены представят обновлённые данные CLINO в ближайшие месяцы, а ВМО опубликует полное обновление в 2024 г.

Ссылка: https://public.wmo.int/en/media/news/wmo-publishes-global-update-of-climate-datasets

Земля только что пережила самый жаркий июль за всю историю наблюдений. Площадь морского льда была самым низкой за всю историю наблюдений. Четвёртый месяц подряд глобальная температура поверхности океана достигает рекордно высокого уровня.
Ежемесячные отчёты о мониторинге климата от Службы изменения климата Copernicus Европейского Союза, Национального управления океанических и атмосферных исследований США и НАСА подтверждают необычайные темпы изменения климата в результате удерживания тепла парниковыми газами в атмосфере.
ВМО использует наборы данных в своих отчётах о состоянии глобального климата и для информирования лиц, принимающих решения, во всём мире. Уходящий год стал третьим самым тёплым за всю историю наблюдений.

Глобальная средняя температура приземного воздуха за все месяцы июля с 1940 по 2023 гг. Оттенки синего цвета указывают на более холодные, чем в среднем, годы, а оттенки красного обозначают годы, которые были более тёплыми, чем в среднем. Данные: ERA5

Основываясь на информации сообщества ВМО, Генеральный секретарь Организации Объединённых Наций Антониу Гутерриш предупредил, что «эра глобального потепления закончилась» и «наступила эра глобального кипения».
Согласно данным Службы изменения климата Copernicus, управляемой Европейским центром среднесрочного прогнозирования погоды, июль был примерно на 1,5°C теплее, чем в среднем в доиндустриальный период с 1850 по 1900 гг. Говорится, что июль был на 0,33°C теплее, чем предыдущий самый тёплый месяц, июль 2019 года.
В Азии, Африке и Южной Америке июль был самым тёплым за всю историю наблюдений. В Южной Америке была зафиксирована самая высокая месячная аномалия температуры за всю историю наблюдений. 

Глобальная средняя температура поверхности моря продолжала расти после длительного периода необычно высоких температур с апреля 2023 года, достигнув рекордно высокого уровня в июле. В целом за месяц глобальная средняя температура поверхности моря была на 0,51°C выше среднего показателя за 1991–2020 гг.

Температура в Северной Атлантике в июле была на 1,05°C выше средней. Морские волны тепла развивались к югу от Гренландии и в Лабрадорском море, в Карибском бассейне и в Средиземном море.
Сообщается о рекордном нагреве океана в начале явления Эль-Ниньо, которое, как ожидается, приведёт к повышению температуры, усилению морских волн тепла и обесцвечиванию кораллов. Ожидается, что самые большие температурные воздействия Эль-Ниньо будут ощущаться в 2024 году.
«Мы только что стали свидетелями того, как в июле глобальная температура воздуха и глобальная температура поверхности океана установили новые рекорды. Эти данные имеют ужасные последствия как для людей, так и для планеты, подверженной всё более частым и интенсивным экстремальным явлениям», — заявила Саманта Бёрджесс (Samantha Burgess), заместитель директора Службы изменения климата Copernicus (C3S), на брифинге для СМИ в Организации Объединённых Наций в Женеве.
«Новости о самом тёплом месяце за всю историю наблюдений, возможно, не должны вызывать удивления», — сказал Крис Хьюитт (Chris Hewitt), директор климатического обслуживания ВМО, на брифинге для СМИ. «2015–2022 годы были восемью самыми тёплыми годами за всю историю наблюдений, и это на фоне явного потепления десятилетие за десятилетием. Поскольку мы продолжаем наблюдать продолжающееся увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере, это долгосрочное потепление будет продолжаться, и температурные рекорды будут побиты».

Морской лёд

Покрытие морского льда достигло рекордно низкого уровня: в июле 2023 года был установлен рекорд самой низкой глобальной протяжённости морского льда в июле за всю историю наблюдений. По данным Национального центра данных по снегу и льду США, в июле 2023 года площадь морского льда была примерно на 1,2 миллиона квадратных километров меньше предыдущего рекордно низкого уровня июля 2019 года.
Покрытие антарктического морского льда является самым низким за всю историю наблюдений третий месяц подряд, его площадь составляет около 2,59 миллиона км² — примерно площадь Аргентины — ниже среднего показателя за 1991–2020 гг. Это на 1,5 млн км² ниже предыдущего рекордно низкого уровня июля 2022 года.
«То, что мы наблюдаем в этом году, — это неизведанная территория в спутниковых записях», — сказал Уолт Мейер (Walt Meier), специалист по морскому льду из Национального центра данных по снегу и льду США. Эта рекордно низкая протяжённость в 2023 году является продолжением тенденции к сокращению площади антарктического морского льда, которая началась после рекордного максимума в 2014 году. Но с тех пор произошло резкое снижение с рекордно низкими значениями в 2017, 2022, а теперь и в 2023 году. «Покрытие в большинстве месяцев с 2016 года были значительно ниже среднего», — сказал Мейер. Причина этого сдвига пока не ясна учёным. 

Гидрологические особенности

Июль 2023 года был более влажным, чем в среднем, на большей части северной Европы и в регионе от Чёрного моря и Украины до северо-запада России.
В Средиземноморском бассейне наблюдались более засушливые, чем в среднем, условия, причём в Италии и юго-восточной Европе наблюдались самые большие аномалии.
За пределами Европы июль 2023 года был более влажным, чем в среднем, на северо-востоке Северной Америки, Афганистане, Пакистане, северо-востоке Китая, северной и восточной Австралии и Чили.
Внетропические регионы с более засушливым, чем в среднем, регионом включали Мексику и юго-запад Соединённых Штатов, центральную и юго-восточную Азию, юго-западную Австралию и некоторые части юга Бразилии и Парагвая.

Ссылка: https://public.wmo.int/en/media/news/july-2023-confirmed-hottest-month-record

Сокращение выбросов метана в результате использования ископаемого топлива (нефти, газа, угля) является важной целью политики в области климата, но текущие национальные кадастры выбросов, представляемые в Рамочную конвенцию Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН), весьма неопределённы. Авторы используют 22 месяца (май 2018 г. — февраль 2020 г.) спутниковых наблюдений с помощью инструмента TROPOMI для улучшения количественной оценки национальных выбросов во всём мире с помощью инверсионного анализа с разрешением до 50 км. Они находят глобальные выбросы 62,7 ± 11,5 (2σ) Тг год^-1 для нефти и газа и 32,7 ± 5,2 Тг год^-1 для угля. Выбросы нефти и газа на 30% превышают общемировые показатели, указанные в отчётах РКИК ООН, в основном из-за занижения данных четырьмя крупнейшими источниками выбросов, включая США, Россию, Венесуэлу и Туркменистан. Восемь стран имеют интенсивность выбросов метана в нефтегазовом секторе, превышающую 5% их добычи газа (20% для Венесуэлы, Ирака и Анголы), снижение этой интенсивности до среднемирового уровня 2,4% привело бы к сокращению глобальных нефтегазовых выбросов на 11 Тг год^-1 или 18%.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-40671-6

Ландшафты часто предполагаются однородными при интерпретации потоков вихревой ковариации, что может привести к систематическим ошибкам при заполнении пробелов и масштабировании наблюдений для определения региональных балансов углерода. Экосистемы тундры неоднородны во многих масштабах, с различными функциональными типами растений, влажностью почвы, глубиной протаивания и микрорельефом, например, влияющими на суммарный экосистемный обмен потоков двуокиси углерода (CO₂) и метана (CH₄). С повышением температуры арктические экосистемы могут превратиться из чистого стока в чистый источник углерода в атмосфере в некоторых местах, но углеродный баланс остаётся весьма неопределённым. В этом исследовании авторы сообщают о потоках суммарного экосистемного обмена и CH₄ вегетационный период на башне с использованием вихревой ковариации в дельте Юкон-Кускоквим на Аляске. Были использованы модели следов и методы Монте-Карло с байесовской цепью Маркова, чтобы разделить наблюдения с башни на составные потоки растительного покрова на основе карт растительного покрова высокого разрешения в районе башни. Авторы сравнили три типа моделей следов и использовали две карты земного покрова различной сложности, чтобы определить влияние этих вариантов на производные потоки экосистем. При этом использовались искусственно созданные пробелы скрытых наблюдений, чтобы сравнить эффективность заполнения пробелов с использованием полученных потоков, специфичных для растительного покрова, и традиционных методов заполнения пробелов, предполагающих однородные ландшафты. Также произведено сравнение полученных региональных бюджетов углерода при увеличении масштабов наблюдений с использованием гетерогенных и гомогенных подходов. Традиционные методы заполнения пробелов показали худшие результаты при прогнозировании искусственно скрытых пробелов в суммарном экосистемном обмене, чем те, которые учитывали неоднородные ландшафты, в то время как между моделями следа и картами растительного покрова были лишь небольшие различия. Определены и количественно оценены горячие точки потоков углерода в ландшафте (например, выбросы в конце вегетационного периода из водно-болотных угодий и небольших прудов). Авторы определили отчётливую сезонность в потоках суммарного экосистемного обмена в вегетационный период тундры. Масштабирование при допущении однородного ландшафта завышало поглощение CO₂ за вегетационный период в два раза и занижало выбросы CH₄ в два раза по сравнению с масштабированием с использованием любого метода, учитывающего неоднородность ландшафта. Показано, как можно использовать вышеупомянутую байесовскую модель, аналитические модели следов и карты земного покрова с высоким разрешением для получения подробных данных о потоках углерода в земном покрове из временных рядов вихревой ковариации. Эти результаты демонстрируют важность неоднородности ландшафта при масштабировании выбросов углерода в Арктике.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/preprints/bg-2023-119/

Выбросы закиси азота (N₂O) из водных экосистем растут из-за резкого увеличения глобального поступления химически активного азота в результате антропогенной деятельности (например, использования азотных удобрений в сельском хозяйстве). Однако существуют неопределённости в оценке запасов N₂O в водной среде из-за ограниченных знаний о механизмах, связанных с выбросами N₂O в водную среду, а также в связи с измерениями и моделированием потоков N₂O. Чтобы дать полную картину выбросов N₂O в водную среду, в этом обзоре обсуждаются биотические и абиотические механизмы, связанные с выбросами N₂O в водную среду, общие методы, используемые для измерения потоков N₂O в водной среде (включая методы полевых измерений и методы моделирования по формуле), а также альтернативы для оценки баланса N₂O в водной среде. Кроме того, этот обзор также предполагает, что технология стабильных изотопов является многообещающей в применении разделения водных источников N₂O.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/8/1291