В последние десятилетия Арктика и соседние регионы быстро нагревались, а морской лёд сокращался. Эти изменения, вероятно, продолжатся и в будущем, если только выбросы парниковых газов в результате деятельности человека не будут сведены к нулю. Продолжающаяся потеря морского льда может повлиять на погоду и климат в Северном полушарии. Авторы использовали климатические модели для изучения того, как экстремально низкие и высокие температуры зимой могут измениться из-за потери арктического морского льда. В будущем, когда в среднем будет на 2°C теплее, чем в доиндустриальные времена, экстремальные холода станут менее суровыми в высоких и средних широтах из-за потери арктического морского льда. Зимние экстремально тёплые периоды также станут теплее, но в меньшем числе регионов и не так сильно, как экстремально холодные. В реальном мире изменения морского льда происходят одновременно с изменениями температуры океана. Авторы также рассмотрели влияние изменений температуры мирового океана при потеплении на 2°C на экстремальные зимние температуры. Потепление океана приведёт к более тёплым как холодным, так и тёплым экстремальным явлениям в северном полушарии. Эффект от потепления океана больше, чем от потери арктического морского льда, а это означает, что даже в тех немногих местах, где потеря морского льда может вызвать похолодание, он будет подавляться потеплением из-за изменений температуры океана.

Наблюдаемое быстрое потепление в Арктике и потеря морского льда, вероятно, будут продолжаться и в будущем, если выбросы парниковых газов не будут сведены к нулю. Авторы исследуют возможные последствия будущей потери морского льда при глобальном потеплении на 2°C выше доиндустриального уровня на экстремальные зимние температуры в северном полушарии, используя скоординированные эксперименты в рамках проекта взаимного сравнения моделей полярного усиления. Показано, что экстремальные холода с частотой один раз в 20 лет станут менее суровыми в высоких и средних широтах в ответ на потерю арктического морского льда. Крайне тёплые зимы, которые случаются один раз в 20 лет, станут теплее в северных высоких широтах из-за потери морского льда, но нагрев будет меньшим, чем при экстремальных холодах. Произведено сравнение реакции на потерю морского льда с реакцией на изменение глобальной температуры поверхности моря также при глобальном потеплении на 2°C. Изменение температуры поверхности моря вызовет менее сильные экстремальные холода и более сильные экстремальные потепления во всём мире. За исключением северных высоких широт, реакция на изменение температуры поверхности моря имеет большую величину, чем реакция на потерю арктического морского льда.

 

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL102542

 

Высококачественные наборы данных необходимы для поддержки гидрологической науки и моделирования. Несколько наборов данных CAMELS (атрибутов водосбора и метеорология для исследований с большой выборкой) существуют для конкретных стран или регионов, однако эти наборы данных не стандартизированы, что затрудняет глобальные исследования. В этом документе представлен набор данных под названием Caravan (серия CAMELS), который стандартизирует и объединяет семь существующих наборов гидрологических данных с большой выборкой. Caravan включает данные о метеорологическом воздействии, данные о речных стоках и статические атрибуты (например, геофизические, социологические, климатологические) для 6830 водосборов. Что наиболее важно, Caravan представляет собой как набор данных, так и программное обеспечение с открытым исходным кодом, позволяющее членам гидрологического сообщества расширять набор данных на новые местоположения, извлекая данные о воздействии и атрибуты водосбора в облаке. Цель заключается в том, чтобы Caravan демократизировал создание и использование глобально стандартизированных наборов гидрологических данных с большой выборкой. Caravan — это действительно глобальный ресурс сообщества с открытым исходным кодом.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-01975-w

 

Найдена сильная связь между величиной штормовой активности в средних широтах и альбедо облаков, связывающая крупномасштабную циркуляцию с планетарным альбедо. Авторы используют эту связь, чтобы предложить механизм наблюдаемого сходства отражённого солнечного света между двумя полушариями: наличие большей площади океана заставляет южное полушарие поглощать больше солнечного света; однако это также делает его более штормовым, увеличивая альбедо облаков и уравновешивая разницу в отражённом солнечном свете. Из-за изменений в штормовой активности, предсказанных моделями CMIP6, эта связь также подразумевает меньшее альбедо облаков с потеплением и возможным нарушением симметрии полушарного альбедо. Чтобы эта симметрия сохранялась, распределение штормов в южном полушарии должно сместиться в сторону меньшего числа, но более сильных штормов, как предсказывают модели изменения климата.

Облака являются одним из наиболее важных компонентов климатической системы Земли. В частности, облака средних широт играют жизненно важную роль в формировании альбедо Земли. В этой работе исследуется связь между бароклинной активностью, преобладающей в климате средних широт, и облачным альбедо, а также то, как она согласуется с существующей симметрией альбедо полушарий Земли. Авторы показывают, что бароклинная активность и облачное альбедо тесно связаны. Используя лагранжево отслеживание циклонов и антициклонов и анализируя индивидуальные свойства облаков на разных вертикальных уровнях, они объясняют, почему альбедо облаков монотонно увеличивается с интенсивностью активности. Обнаружено, что если для антициклонов связь между интенсивностью и облачностью в основном линейная, то для циклонов, в которых облачность преобладает, связь выходит на насыщение с интенсивностью. Используя соотношение интенсивности облаков и альбедо и климатологию бароклинной активности, авторы демонстрируют, что наблюдаемая разница в альбедо облаков в полушариях хорошо объясняется разницей в соотношении циклонов и антициклонов, уравновешивающей разницу в альбедо ясного неба. Обсуждается надёжность симметрии альбедо полушария в будущем климате. По-видимому, симметрия должна нарушаться, поскольку реакция на штормовой траектории северного полушария, вследствие арктического усиления, отличается от реакции южного полушария. Однако показано, что насыщение реакции облаков на интенсивность шторма подразумевает, что увеличение асимметрии распределения штормов в южном полушарии по отношению к сильным штормам уменьшит будущее альбедо облаков в южном полушарии. Эта сложная реакция объясняет, как симметрия альбедо может сохраняться даже при предсказанном асимметричном изменении бароклинности полушария при изменении климата.

 

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2208778120

 

Вода является важнейшим ресурсом, но обеспечение её доступности сопряжено с проблемами, связанными с экстремальными климатическими явлениями и вмешательством человека. В этом обзоре авторы оценивают текущую и историческую эволюцию водных ресурсов, рассматривая поверхностные и подземные воды как единый взаимосвязанный ресурс. Тенденции общего запаса воды варьировались в зависимости от региона за последнее столетие. Спутниковые данные Эксперимента по восстановлению гравитации и климата (GRACE) показывают тенденцию к снижению, стабильности и росту общего запаса воды за последние два десятилетия в различных регионах мира. Мониторинг подземных вод обеспечивает более долгосрочный контекст за последнее столетие, показывая увеличение запасов воды на северо-западе Индии, в центральном Пакистане и на северо-западе США и уменьшение запасов воды в Высоких равнинах США и Большой Калифорнийской долине. Изменчивость климата вызывает некоторые изменения в запасах воды, но вмешательство человека, особенно ирригация, является основной движущей силой. Устойчивость водных ресурсов можно повысить за счет диверсификации стратегий управления. Эти подходы включают «зелёные» решения, такие как сохранение лесов и водно-болотных угодий, и «серые» решения, такие как увеличение запасов (опреснение, повторное использование сточных вод), улучшение хранения в поверхностных резервуарах и истощённых водоносных горизонтах, а также транспортировка воды. Разнообразный набор этих решений в сочетании с управлением подземными и поверхностными водами как единым ресурсом может удовлетворить потребности человека и экосистемы при создании устойчивой водной системы. 

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-022-00378-6

  

ВМО проводит международный симпозиум по предлагаемой Глобальной инфраструктуре мониторинга парниковых газов для информирования о действиях по снижению уровней углекислого газа и других газов, удерживающих тепло в атмосфере и способствующих повышению температуры.

Постоянный, скоординированный глобальный мониторинг концентраций и потоков парниковых газов жизненно важен для того, чтобы помочь понять и устранить движущие силы изменения климата и способствовать выполнению Парижского соглашения.

Хотя ВМО работает в области парниковых газов в течение нескольких десятилетий, многие продукты и наборы данных, имеющие решающее значение для обеспечения международной политики в области климата, поддерживаются только исследовательским сообществом. В настоящее время отсутствует всеобъемлющий и своевременный международный обмен данными наземных и космических наблюдений за парниковыми газами. Существует также потребность в улучшении сотрудничества по разработке моделей и генерации информации для поддержки принятия решений в глобальном масштабе. Некоторые правительства и международные организации проводят специальные мероприятия по мониторингу и поддерживают наборы данных, но чрезмерно полагаются на финансирование исследований при отсутствии механизма управления.

Трёхдневный симпозиум направлен на то, чтобы собрать различные части мозаики в единую структуру для устойчивой, координируемой на международном уровне инфраструктуры мониторинга.

Более 250 экспертов из исследовательских и оперативных сообществ, космических агентств, метеорологических служб, сообществ по наблюдению за океаном и климатом, научных кругов и партнёров ООН принимают участие в сессии в штаб-квартире ВМО.

«Эта инициатива призвана сыграть очень важную роль, — сказал Мишель Жан (Michel Jean), президент Комиссии ВМО по инфраструктуре. «Речь идёт о превращении системы в нечто гораздо более простое и более скоординированное, чем то, что мы имеем сейчас. Роль ВМО в этих запланированных глобальных усилиях по инфраструктуре мониторинга парниковых газов заключается в том, чтобы созвать мировое сообщество и обеспечить международную координацию».

Углеродный цикл

Предлагаемая система мониторинга улучшит понимание углеродного цикла и поможет уменьшить неопределённость в оценках мощности природных источников и стоков, например, биосферы, океана и районов многолетней мерзлоты. Понимание полного углеродного цикла жизненно важно для планирования мероприятий по смягчению последствий, поскольку изменение климата определяется общим количеством парниковых газов в атмосфере, независимо от их происхождения (природного или антропогенного).

«Предлагаемая инфраструктура мониторинга парниковых газов обеспечит прочную основу для шагов по смягчению последствий, предпринимаемых Сторонами Парижского соглашения, и позволит им отслеживать и понимать эффективность своих действий», — сказал Ларс Питер Риишойгаард (Lars Peter Riishojgaard), представляющий ВМО. «Это повысит качество национальных кадастров выбросов парниковых газов и дополнит данные, доступные для Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Нам нужно предоставлять более качественную и полезную информацию, если мы серьёзно настроены изменить курс».

Это будет подход «сверху-вниз» в оценке потоков, основанный на существующих возможностях наземных и космических наблюдений и моделирования и обеспечивающий своевременный обмен всеми данными.

Усилия по глобальной координации, необходимые для развития этой инфраструктуры, обеспечили успех в прогнозировании погоды и мониторинге климата и воплощены в созданной 60 лет назад Всемирной службе погоды ВМО и её широко известной Глобальной службе атмосферы.

Научно-исследовательская деятельность ВМО в области парниковых газов началась в 1975 г., а в 2015 г. была введена концепция «наука для обслуживания» с принятием резолюции Конгресса об Интегрированной глобальной информационной системе по парниковым газам.

Бюллетень ВМО по парниковым газам предоставляет ООН для переговоров по изменению климата ежегодные обновлённые данные об атмосферных концентрациях основных долгоживущих газов (двуокиси углерода, метана и закиси азота), которые постоянно бьют новые рекорды.

В новом исследовании, опубликованном Метеорологическим бюро Великобритании, говорится, что рост концентрации CO₂ был бы ещё выше, если бы не трёхлетняя продолжительность Ла-Нинья, которая оказала временное охлаждающее воздействие и способствовала поглощению тропическими лесами и другой растительностью большего количества углекислого газа, чем обычно. Но там говорится, что это только временное явление и что необходимо быстро сократить выбросы, чтобы глобальное потепление было ограничено 1,5°C.

Самая большая проблема нашего времени

«Изменение климата является самой насущной и долгосрочной проблемой нашего времени, и безотлагательность действий по борьбе с изменением климата никогда не была более важной. Без понимания того, как меняется наш климат, и рисков, которые принесут эти изменения, мы не можем планировать будущее, устойчивое к изменению климата», — сказал Хьюго Цункер (Hugo Zunker) из Европейской комиссии.

ЕС взял на себя обязательство сократить выбросы двуокиси углерода на 55% к 2030 году и достичь нулевого уровня выбросов к 2050 году. Европейский «Зелёный курс» интегрирует политику в области изменения климата во все другие области политики, чтобы инициировать переход к устойчивым обществу и экономике.

На симпозиуме было рассказано о том, как Copernicus, потенциал ЕС по мониторингу и проверке антропогенных выбросов CO₂, направлен на поддержку разработки политики с помощью информации об уровнях и тенденциях выбросов, основанной на анализе независимых наблюдений за атмосферой концентрацией CO₂, полученных с помощью специальных космических датчиков с высоким временным и пространственным разрешением по всему миру.

В Соединённых Штатах у NASA есть система мониторинга выбросов углерода, а NOAA разрабатывает прототип оперативной системы оценки выбросов парниковых газов.

Китай, Япония и Республика Корея активно участвуют в наблюдениях за парниковыми газами в Азии, а Австралия также разрабатывает сеть наблюдений.

Эксперты из исследовательского сообщества выступили с докладами о прогрессе и возможностях, а также о существующих пробелах и проблемах.

Симпозиум следует за решением Исполнительного совета ВМО в июне 2022 года о разработке архитектуры глобальной инфраструктуры мониторинга парниковых газов. Предложения и концептуальный документ, разработанные на Симпозиуме, будут представлены на заседании Исполнительного совета ВМО в феврале и на Всемирном метеорологическом конгрессе в полном составе в июне 2024 г.

 

 

Ссылка: https://public.wmo.int/en/media/news/global-greenhouse-gas-monitoring-infrastructure-takes-shape 

 

 

Новое исследование показало, что тропические почвы выделяют азот в основном в виде инертного молекулярного азота, а не в виде парниковых газов.

Азот меняет форму по мере того, как он циркулирует между воздухом, почвой и организмами. Почвы, например, выделяют азот либо в виде инертного молекулярного азота (N₂), преобладающего в нашей атмосфере, либо в виде оксида азота (NO) или закиси азота (N₂O), парниковых газов, которые её нагревают. 

Понимание того, какие типы выбросов газообразного азота происходят из почвы, важно для управления выбросами парниковых газов и определения баланса азота в глобальном масштабе. Но поскольку атмосфера Земли изобилует газообразным азотом, может быть трудно измерить небольшие выбросы N₂ из почвы на фоне высоких фоновых концентраций. 

Алмараз и др. (Almaraz et al.) направились в Пуэрто-Рико, чтобы лучше понять, как тропические почвы выделяют азот - в виде N₂ или N₂O. Они обнаружили, что в почвенных выбросах преобладает N₂, но точное соотношение зависит от топографии и влажности почвы. 

Исследователи взяли пробы почвы в Экспериментальном лесу Лукильо в Пуэрто-Рико с различными топографическими уклонами, включая долины и хребты, а также склоны, лежащие между ними. В лаборатории они инкубировали образцы в искусственной атмосфере, заменяя азот почвы смесью кислорода и гелия. Этот метод позволил исследователям измерить формы азота, покидающего почву. 

Они обнаружили, что в образцах преобладает N2. Кроме того, влажные долины выделяют больше N₂, NO и N₂O, чем аэрируемые хребты и склоны. По оценкам авторов, в общей сложности почвы тропических лесов выделяют около 37 кг азота на гектар в год, причём 99% газа составляет N₂. 

Исследователи предполагают, что прежде потоки N₂ могли недооцениваться в низменных тропических лесных ландшафтах, и призывают к переоценке балансов азота в свете этих новых результатов. (Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, https://doi.org/10.1029/2022JG007210, 2023)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/how-much-greenhouse-gas-do-tropical-soils-emit

 

Реакция общего содержания озона (ОСО) в Европе на экстремальное истощение арктического озона в 2020 году была изучена путём анализа наземных наблюдений на 38 европейских станциях. Снижение содержания озона на самой северной станции, Ню-Олесунн (Ny-Ålesund, 79° с.ш.), составило около 43% по климатологическим данным за более чем 30 лет. Величина снижения уменьшалась примерно на 0,7% град^-1 по мере продвижения на юг и достигла почти 15% на 40° с.ш. Кроме того, было обнаружено, что вариации ОСО на каждой из выбранных станций в марте-мае были аналогичны наблюдаемым в Ню-Олесунне, но с задержкой, увеличивающейся примерно до 20 дней в средних широтах с градиентом примерно 0,5 сут град^–1. Распределения реконструированных аномалий ОСО по сектору, охватывающему большую территорию Европы, показывают уменьшение содержания озона, начавшееся с севера в начале апреля 2020 года и распространившееся на юг. Было показано, что такое поведение аналогично тому, которое наблюдалось после истощения арктического озона в 2011 г. Динамика стратосферы в марте-мае 2011 г. и в течение 2020 г. свидетельствовала о том, что миграция бедных озоном воздушных масс из полярных областей на юг после разрушения вихря вызвала наблюдаемые отклики озона. Краткий обзор отношений смеси озона на трёх стратосферных уровнях показал исключительную силу эпизода 2020 года. Несмотря на более сильную и продолжительную потерю арктического озона в 2020 году, анализ в этой работе указывает на аналогичную реакцию озона на широтах ниже 50° с.ш. на явления 2011 и 2020 годов.

 

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022JD037581

 

Главные темы номера:

• Росгидромет, национальный координатор по Рамочной конвенции ООН об изменении климата, представил в секретариат Конвенции 8-е Национальное сообщение Российской Федерации
• В Госдуме РФ предложили создать комплексный федеральный проект адаптации к изменениям климата с четкими целями и бюджетом
• Предварительные оценки температурного режима на территории РФ за 2022 год

Также в выпуске:

• • • Встреча представителей Минэкономразвития России, Росгидромета, экспертного и научного сообществ
    • Члены экспертного совета по устойчивому развитию при Минэкономразвития России подвели итоги работы с бизнесом по вопросам «зеленого» и устойчивого развития за 2022 год
    • Сбербанк проанализировал будущее климатической повестки в банках России и других стран
    • ИГКЭ Росгидромета опубликовал «Обзор фонового состояния окружающей природной среды на территории стран СНГ за 2021 г.»
    • Россия во главе Арктического совета провела в 2022 году свыше 40 мероприятий по ключевым направлениям арктической повестки
    • Соглашение ЕС по борьбе с изменениями климата противоречит международному праву, заявил вице-спикер СФ Константин Косачёв
    • Новые публикации в российских и зарубежных научных изданиях
    • Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш на пресс-конференции по итогам года призвал к действиям в области борьбы с изменением климата

«Изменение климата»  №100, декабрь-январь 2023 г.

 

Зимний и весенний стратосферный полярный вихрь в Северном полушарии 2019/2020 гг. был исключительно сильным, холодным и устойчивым, что привело к рекордному истощению арктического озона и способствовало аномально тёплой погоде в средних широтах. Признаки аномального переноса в вихре были очевидны с момента его осеннего развития. Специальный выпуск посвящён описанию эволюции и структуры необычного стратосферного вихря осенью/зимой/весной 2019/2020 гг., а также исследованию его причин и последствий. Темы включают: подробные метеорологические описания характеристик и эволюции стратосферных вихрей 2019/2020 гг. в контексте волновых потоков и других атмосферных режимов изменчивости; аномальный перенос в стратосферном вихре; диагностика и исследование химии нижней полярной стратосферы, включая полярные стратосферные облака и экстремальные значения содержания озона; тропосферные/поверхностные предвестники и обратные связи; воздействие на поверхность нисходящих потоков стратосферы/тропосферы; влияние на арктический поток в верхней тропосфере и обмен между стратосферой и тропосферой; связь с аномальными вариациями квазидвухлетней осцилляции в 2020 г.; последствия для субсезонной и сезонной предсказуемости; возможные связи с изменением климата и/или климатическими интервенциями.

 

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/toc/10.1002/(ISSN)1944-8007.ARCTICSPV

 

В условиях изменения климата виды, неспособные сохранить свою нишу за счёт смещения ареалов, в значительной степени для адаптации и сохранения зависят от генетической изменчивости. Прогнозы геномной уязвимости используются для выявления популяций, в которых отсутствуют необходимые вариации, особенно в генах, связанных с климатом. Однако гибридизация как источник новой адаптивной изменчивости обычно игнорируется в исследованиях геномной уязвимости. Авторы оценили модели экологических ниш и геномную уязвимость близкородственных видов радужниц (Melanotaenia spp.) в условиях градиента высот во влажных тропиках Австралии. Гибридные популяции между широко распространённым видом и несколькими эндемичными видами с узким ареалом показали меньшую уязвимость к прогнозируемому климату по сравнению с чисто узкими эндемиками. Перекрытия между интрогрессивными и адаптивными геномными областями согласовывались с сигналом адаптивной интрогрессии*. Эти результаты подчеркивают часто недооцениваемую природоохранную ценность гибридных популяций и указывают на то, что адаптивная интрогрессия может способствовать эволюционному спасению видов с узкими экологическими ареалами.

 

*Интрогрессия - приобретение особями одного вида генов от других при межвидовой гибридизации и последующем возвратном скрещивании гибридов с особями одного из родительских видов. 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-022-01585-1