Производство хлорфторуглеродов (ХФУ), которые в конечном итоге выбрасываются в атмосферу, было запрещено во всём мире в 2010 году в соответствии с Монреальским протоколом. Авторы используют измерения в сочетании с моделью атмосферного переноса, чтобы показать, как атмосферное содержание и выбросы пяти ХФУ увеличились в период с 2010 по 2020 гг., что противоречит целям поэтапного отказа. Монреальский протокол разрешает производство ХФУ для использования в качестве сырья для производства других химических веществ. Выбросы ХФУ-113a, ХФУ-114a и ХФУ-115, вероятно, возникают при производстве гидрофторуглеродов, которые заменили ХФУ во многих областях. Причины увеличения выбросов ХФУ-13 и ХФУ-112а более неопределённы. Совокупные выбросы ХФУ-13, ХФУ-112a, ХФУ-113a, ХФУ-114a и ХФУ-115 увеличились с 1,6 ± 0,2 до 4,2 ± 0,4 ODP-Гг год^-1 (Ozone Depletion Potential, ODP, - озоноразрушающий потенциал, эквивалентный ХФУ-11) между 2010 и 2020 гг. Ожидаемое воздействие этих выбросов на восстановление стратосферного озона невелико. Однако продолжающиеся выбросы пяти рассматриваемых ХФУ могут свести на нет некоторые преимущества, полученные в рамках Монреальского протокола, если они продолжат расти. Кроме того, необходимо учитывать влияние выбросов этих ХФУ на климат, поскольку их выбросы в 2020 году эквивалентны 47 ± 5 Tг CO₂.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-023-01147-w

Восточно-антарктический ледяной щит в настоящее время окружён относительно прохладной водой, но климатические сдвиги могут усилить базальное таяние, обусловленное вторжениями тёплых модифицированных циркумполярных глубинных вод на континентальный шельф. Авторы использовали модель ледяного щита, чтобы показать, что при нынешнем режиме океана, с лишь ограниченным вторжением модифицированных циркумполярных глубинных вод, Восточно-антарктический ледяной щит, вероятно, будет набирать массу в течение следующих 200 лет из-за увеличения количества осадков вследствие нагревания атмосферы, перевешивающего рост потери льда из-за таяния шельфового ледника. Однако, если бы в режиме океана преобладали более крупные вторжения модифицированных циркумполярных глубинных вод, Восточно-антарктический ледяной щит имел бы отрицательный баланс массы, внося до 48 мм эквивалента уровня моря за этот период времени. Это модельное исследование показывает, что Земля Георга V особенно подвержена риску усиления таяния, вызванного океаном. В условиях более тёплых океанов авторы также обнаружили, что сценарий средних выбросов RCP4.5, вероятно, приведёт к большему отрицательному балансу массы, чем сценарий высоких выбросов RCP8.5, поскольку относительная отрицательная разница между увеличением количества осадков из-за потепления атмосферы и ростом потери льда из-за потепления океана больше по абсолютной величине в среднесрочном сценарии выбросов RCP4.5.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-37553-2

Авторы оценивают линейные обратные модели, обученные на данных модели прошлого тысячелетия, для прогнозирования концентрации, толщины арктического морского льда и других атмосферных и океанических переменных в месячных временных масштабах. Обнаружено, что для надёжной оценки способности прогнозирования линейным обратным моделям требуется более 500 лет обучающих данных и 100 лет проверочных. Лучшая линейная обратная модель имеет время упреждения до восьми месяцев и превосходит прогноз авторегрессионной модели первого порядка во всех местах, с особенно большим превосходством вблизи кромки льда. Однако для проверочных тестов вне выборки с использованием данных различных модельных расчётов и продуктов реанализа они уступают модели авторегрессионной модели первого порядка из-за различий в расположении кромки морского льда по сравнению с обучающими данными. Авторы представляют метрику для прогнозирования качества линейных обратных моделей, основанную на пространственной корреляции дисперсии в наборах данных для обучения и проверки.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL101656

Главные темы номера:

•  План мероприятий второго этапа адаптации к климатическим изменениям до 2025 года
•  Доклад Росгидромета об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2022 год
•  Сводный доклад Шестого оценочного доклада МГЭИК 

Также в выпуске:

• • • Владимир Путин – о защите водных ресурсов
    • Правительство направит гранты на проведение исследований в рамках создания национальной системы мониторинга климатически активных веществ
    • Газпромбанк и Институт глобального климата и экологии Росгидромета договорились о разработке методологий реализации климатических проектов
    • Солнечные панели можно подключить сети через «Госуслуги»
    • Запасы углерода в лесах России каждый год увеличиваются
    • Новые публикации в российских и зарубежных научных изданиях
    • Заседания Исполнительного совета ВМО 
    • Исполнительный совет ВМО одобрил глобальный план мониторинга парниковых газов

«Изменение климата»  №101, февраль-март 2023 г. 

Потоки парниковых газов - двуокиси углерода (CO₂), метана (CH₄) и закиси азота (N₂O) - c арктической суши играют важную роль в глобальном балансе парниковых газов. Однако эти потоки редко изучаются одновременно, и понимание условий, контролирующих их через пространственные градиенты, ограничено. Авторы исследуют величины и движущие силы потоков парниковых газов в мелкомасштабных градиентах на суше в пик вегетационного периода (июль) в субарктической Финляндии. Они измерили полученные в камере потоки парниковых газов, температуру, влажность и pH почвы, запасы органического углерода и азота и отношение углерода к азоту в почве (C/N), содержание растворённого органического углерода в почве, биомассу сосудистых растений и тип растительности на 101 участке, разбросанном по неоднородному тундровому ландшафту (5 км²). Эти полевые данные вместе с данными дистанционного зондирования с высоким разрешением использованы в целях разработки моделей машинного обучения для прогнозирования (т.е. в более высоком масштабе) дневных потоков парниковых газов в ландшафте с разрешением 2 м. Результаты показывают, что в течение вегетационного периода в этом регионе в среднем наблюдалось суммарное поглощение парниковых газов в дневное время. Хотя эти результаты предполагают, что оно было вызвано главным образом поглощением CO₂, также выявлено небольшое, но широко распространённое поглощение CH₄ типами горной растительности, тем самым этот регион сдвигается к среднему суммарному поглощению CH₄ в ландшафтном масштабе в течение вегетационного периода, несмотря на присутствие водно-болотных угодий с большой эмиссией метана. Средние потоки N₂O были незначительными. Потоки CO₂ контролировались в основном среднегодовой температурой почвы и биомассой (и то, и другое увеличивает суммарное поглощение) и типом растительности, потоки CH₄ - влажностью почвы (увеличивает суммарные выбросы) и типом растительности, а потоки N₂O - почвенным отношением C/N (более низкое значение C/N увеличивает суммарный источник). Эти результаты демонстрируют потенциал моделирования потоков парниковых газов в Арктике с высоким пространственным разрешением. Они также показывают доминирующую роль потоков CO₂ в ландшафте тундры, но предполагают, что поглощение CH₄ может играть значительную роль в региональном балансе парниковых газов.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/preprints/bg-2023-61/

Служба мониторинга атмосферы Copernicus (Copernicus Atmosphere Monitoring Service, CAMS) недавно создала реанализ парниковых газов (версия egg4), который охватывает почти два десятилетия с 2003 по 2020 гг. и будет расширен в будущем. Этот реанализ включает двуокись углерода (CO₂) и метан (CH₄). Процедура реанализа объединяет модельные и спутниковые данные в глобальный полный и непротиворечивый набор данных с использованием интегрированной системы прогнозирования (Integrated Forecasting System, IFS) Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды. Этот набор данных был тщательно оценен в сравнении с независимыми наблюдениями, чтобы обеспечить достоверность и указать пользователю на недостатки. Реанализ парниковых газов можно использовать для изучения влияния концентрации парниковых газов в атмосфере на изменение климата (например, глобальное и региональное радиационное воздействие на климат), оценки межконтинентального переноса и в качестве граничных условий для регионального моделирования, помимо других приложений и научных целей. Выделены предостережения, связанные с изменениями в ассимилированных наблюдениях и фиксированных основных выбросах, а также их влияние на оценку тенденций и годовых темпов роста этих долгоживущих парниковых газов.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/3829/2023/

Речные паводки являются одними из самых распространённых стихийных бедствий во всём мире и влекут за собой значительные экономические и гуманитарные издержки. Несмотря на огромные усилия, оценка риска экстремальных наводнений беспрецедентного масштаба представляет собой непростую задачу. Ограниченные данные наблюдений за наводнениями очень большой силы затрудняют прогнозирование и определение пороговых значений расхода, свидетельствующих о возрастании всё более крупных наводнений, называемых водоразделами. Сочетая длительные гидроклиматические данные и модельные оценки опасности наводнений, авторы демонстрируют, что пространственная организация речных сетей и режим речного стока контролируют появление водоразделов и экстремальных паводков. В отличие от их повсеместного приписывания экстремальным осадкам и аномальным предшествующим условиям, авторы показывают, что склонность к возникновению экстремальных наводнений хорошо предсказывается внутренними свойствами речных бассейнов. Что наиболее важно, его можно оценить до возникновения катастроф с помощью измеримых показателей этих свойств, полученных из общедоступных данных о стоках, а именно показателя степени рецессии гидрографа и коэффициента вариации суточного стока. Эти результаты подчёркивают склонность некоторых рек к возникновению экстремальных паводков и демонстрируют важность использования инструментов картирования опасностей, которые не только полагаются на прошлые данные о наводнениях, но и определяют регионы, подверженные возникновению экстремальных паводков, на основе обычной динамики стока.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-023-01155-w

Унифицированная система прогнозов (УСП) представляет собой инфраструктуру моделирования следующего поколения, разрабатываемую NOAA для оперативных численных прогнозов погоды и климата. Это исследование является первой попыткой применения УСП для сезонных прогнозов. В частности, 9-месячные ретроспективные прогнозы выполняются, начиная с каждого месяца в течение 2007–2020 гг. Эффективность УСП в прогнозировании арктического морского льда сравнивалась с ретроспективными прогнозами с помощью (a) текущей оперативной системы прогнозирования климата версии 2 (CFSv2) и (б) экспериментальной системы прогнозирования морского льда (CFSm5) в NOAA. Оценки показывают, что УСП демонстрирует постоянно более высокое качество, чем CFSv2 и CFSm5, в прогнозировании сезонного морского льда вместе с более реалистичным климатологическим распределением морского льда. Диагностика предполагает, что это связано в УСП с его атмосферными состояниями, смоделированными с помощью FV3, атмосферного компонента УСП, и подкреплено соответствующей циркуляцией океана. Кроме того, применение стратегии мультимодельного ансамбля не обеспечивает улучшения качества по сравнению с одними только прогнозами УСП.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL102392

Исследования выявили высотные тренды потепления, но оценки таких трендов пожарной опасности в литературе отсутствуют. Авторы демонстрируют, что, хотя в гористой местности на западе США с 1979 по 2020 гг. наблюдалось повсеместное увеличение пожарной опасности, тенденции были наиболее острыми в высокогорных районах на высотах, превышающих 3000 м. Наибольшее увеличение числа дней, способствующих возникновению крупных пожаров, произошло на высотах 2500–3000 м, при этом за период с 1979 по 2020 гг. к ним добавилось 63 дня с критической пожарной опасностью. Сюда входят 22 дня с критической пожароопасностью вне теплого времени года (май–сентябрь). Кроме того, представленные результаты указывают на повышенную синхронизацию пожарной опасности по высоте в горах на западе США, это может способствовать расширению географии возгораний и возможностей распространения огня, что ещё больше усложняет операции по борьбе с пожарами. Авторы предполагают, что в основе наблюдаемых тенденций лежат несколько физических механизмов, в том числе несопоставимые по высоте воздействия более раннего таяния снега, усиленные обратные связи между землёй и атмосферой, орошение и аэрозоли в дополнение к повсеместному потеплению/высыханию.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-37311-4

Монреальский протокол и поправки к нему имели огромный успех в защите стратосферного озонового слоя от разрушения неослабевающими выбросами хлорфторуглеродов (ХФУ). Поэтапный отказ от ХФУ не только предотвратил серьёзное воздействие на здоровье людей и климат, но и позволил избежать сильных изменений в характере атмосферной циркуляции. С помощью модели системы Земли SOCOLv4 авторы изучают динамические и климатические последствия сценария с неуменьшаемыми выбросами ХФУ к 2100 году, разделяя радиационные и химические (озонопосредованные) эффекты ХФУ. В стратосфере химические эффекты ХФУ (т.е. результирующая потеря озона) являются основными движущими силами изменений циркуляции, ослабляя зимние полярные вихри и ускоряя циркуляцию Брюера-Добсона. Эти динамические воздействия в зимнее время обусловлены истощением озонового слоя в низких широтах и, как следствие, уменьшением температурного градиента от экватора к полюсу. Летом в южном полушарии вихрь усиливается, как и из-за воздействия антарктической озоновой дыры во второй половине ХХ века. Кроме того, зимняя и весенняя изменчивость вихрей в южном полушарии увеличивается, а летом и осенью уменьшается. Это сезонное изменение скорости ветра в стратосфере имеет региональные последствия для режимов тропосферной циркуляции. Обнаружены когерентные изменения в тропосфере, такие как отрицательная Южная кольцевая мода и Североатлантическое колебание в сезоны с более слабым вихрем (зимой и весной); обратное происходит в сезоны с более сильными западными ветрами в стратосфере (лето). В тропосфере в течение всего года преобладает обусловленный ХФУ радиационный нагрев, сдвигая Южную кольцевую моду в положительную фазу и нивелируя озоновое воздействие на Североатлантическое колебание. Кроме того, глобальное потепление усиливается на 1,9 К, а региональное - до 12 К над Восточной Канадой и Западной Арктикой. Это исследование проливает свет на неблагоприятное воздействие несоблюдения Монреальского протокола на глобальную атмосферную циркуляцию, раскрывая роль лежащих в основе физических механизмов. При этом исследование подчёркивает важность Монреальского протокола для климата Земли, чтобы избежать регионального усиления негативных климатических воздействий.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2023/egusphere-2023-326/