Понимание причин атмосферной циркуляции сложных загрязнений имеет решающее значение для раскрытия комплексеых механизмов их формирования. В этом исследовании суммируется прогресс исследований по классификации атмосферных загрязнений, уделяя особое внимание истории, характеристикам и применимости различных методов исследования, выводам исследований по классификации погодных условий для различных типов загрязнения воздуха и их соответствующим механизмам, а также указываются проблемы текущих исследований и направления будущих исследований. Движимые технологическим развитием и потребностями изучения, исследования в целом прошли четыре этапа развития, и текущий метод объективной классификации, особенно анализ главных компонентов в режиме T, показывает превосходную производительность. Локальные структуры генерации, способствующие загрязнению PM_2.5, характеризуются условиями стагнации, в то время как те, которые способствуют загрязнению O₃, связаны с высоким давлением, усиливающим фотохимические реакции, и низким давлением, сопровождаемым инверсией. Комплексное загрязнение PM_2.5 и O₃, загрязнение SO₂ и загрязнение NOx в основном подвержены влиянию континентального и/или субтропического максимума. Текущие доминирующие структуры загрязнения CO неясны. Региональные структуры переноса загрязнения PM_2.5 обычно представляют собой холодные фронты и высокое давление, тогда как для загрязнения O₃ характерно преимущественно низкое давление. Будущие ожидания исследований классификации погоды включают углубленное изучение доминирующих структур комплексного загрязнения несколькими загрязнителями и расширение применения моделирования погоды в прогнозировании загрязнения, тем самым способствуя тому, чтобы результаты исследований в этой области играли большую роль в исследовании причин и контроля комплексного загрязнения атмосферы.

Ссылка: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1352231025003218

Северные торфяники являются важным хранилищем углерода в средних и высоких широтах, но становятся всё более прерывистыми в более высоких широтах, что связано с влиянием температуры и осадков на рост растений. За последние четыре десятилетия среднегодовые температуры в Арктике увеличились в среднем на ~3°C. Более высокие температуры и более продолжительные вегетационные периоды, вероятно, приводят к повышению продуктивности растений во всех северных широтах, но неясно, привело ли потепление к боковому распространению арктических торфяников. Используя долгосрочные спутниковые данные Landsat в сочетании с информацией, полученной в ходе полевых работ на месте, авторы показали, что арктические торфяники, вероятно, подверглись боковому расширению за последние 40 лет. На 21 трансекте с краёв 16 сохранившихся торфяников в европейской и канадской Арктике (как высокие, так и низкие арктические местоположения от 62 до 79° с.ш.) более двух третей краёв торфяников, которые изучали авторы, показали статистически значимое пиковое летнее озеленение (как нормализованный индекс разницы вегетации) за последние 15–20 лет по сравнению с периодом 1985–1995 гг. Уровни пиковой летней влажности (как нормализованный индекс разницы влажных веществ) оставались стабильными или увеличивались на большинстве участков исследования. Боковое расширение арктических торфяников свидетельствует о том, что они становятся всё более важным естественным поглотителем углерода, по крайней мере, в ближайшей перспективе.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02375-1

Нехватка воды усиливается во всём мире из-за изменения климата и деятельности человека. Северо-Восточная Азия с её разнообразными экосистемами и трансграничными водными системами особенно чувствительна к этим нагрузкам. Тем не менее, изменения и движущие факторы водных ресурсов региона остаются в значительной степени неизвестными. Авторы интегрируют снимки Landsat и Sentinel-2 из эксперимента «Восстановление гравитации и климат» и его последующих наблюдений, климатические и антропогенные данные, обнаруживая суммарную потерю площади поверхностных вод в размере 16 × 10³ км² на Дальнем Востоке России за период 2000–2023 гг., в основном из-за повышения температуры и увеличения испарения, и суммарный прирост площади поверхностных вод в размере 3 × 10³ км2 на Северо-Востоке Китая, главным образом, из-за увеличения осадков и ирригационной инфраструктуры. Приблизительно 1004 ячеек сетки 0,5° (1,4 × 10⁶ км²) имеют одновременные потери площади поверхностных вод и общего объёма запасов воды. Примерно 185 миллионов человек проживают в водоразделах с потерей площади поверхностных вод или общего объёма запасов воды, что подчёркивает необходимость устойчивого управления водными ресурсами в условиях усиливающегося изменения климата и деятельности человека.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02449-0

Хотя общеизвестно, что антропогенный CO₂, выбрасываемый в атмосферу, будет сохраняться в течение длительного времени, продолжительность антропогенного возмущения климата будет зависеть от того, насколько быстро избыток CO₂ удаляется из климатической системы различными биогеохимическими процессами. Таким образом, неопределённость относительно долгосрочной эволюции климата связана не только с будущим антропогенных выбросов CO₂, но и с недостаточным пониманием долгосрочного углеродного цикла. Авторы использовали быструю модель земной системы CLIMBER-X, включающую в себя всеобъемлющий углеродный цикл, для изучения продолжительности жизни антропогенного CO₂ и его влияния на долгосрочную эволюцию концентрации атмосферного CO₂. Это делается с помощью ансамбля 100 000-летних расчётов, каждый из которых управляется идеализированными импульсами выбросов CO₂. Полученные результаты показывают, что в зависимости от величины выбросов, 75% антропогенного CO2 удаляется в течение 197–1820 лет после пиковой концентрации CO₂ (при этом более крупные кумулятивные выбросы требуют больше времени для удаления). Примерно 4,3% антропогенного CO₂ останется за пределами 100 тыс. летнего промежутка. Было обнаружено, что поглощение углерода землёй, которое в предыдущих исследованиях учитывалось лишь в небольшой степени, имеет значительный долгосрочный эффект, сохраняя примерно 4–13% антропогенного углерода к концу моделирования. Сценарии с более высокими выбросами попадают в нижнюю часть этого диапазона, поскольку повышенное дыхание почвы приводит к большей потере углерода. Впервые авторы количественно оценили влияние динамически изменяющихся концентраций метана на долгосрочный углеродный цикл, показав, что его эффекты, вероятно, незначительны в длительных временных масштабах. Временная шкала удаления углерода посредством силикатного выветривания также переоценена здесь, предоставляя оценку (80–105 тыс. лет), которая значительно короче, чем в некоторых предыдущих исследованиях из-за более высокой чувствительности климата, более сильных обратных связей выветривания и использования пространственно явной схемы выветривания, что приводит к более быстрому удалению антропогенного CO₂ в долгосрочной перспективе. Кроме того, показано, что эта временная шкала имеет немонотонную связь с кумулятивными выбросами. Это исследование подчёркивает важность добавления сложности модели к глобальному углеродному циклу в моделях земной системы для точного представления долгосрочной будущей эволюции атмосферного CO₂.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/22/2767/2025/

На протяжении столетий увеличивающиеся выбросы CO₂ усиливали эффекты охлаждения и сжатия верхней атмосферы. Чтобы предсказать влияние долгосрочного увеличения концентрации CO₂ на верхнюю атмосферу в будущем, выполняется 90-летний расчёт с помощью модели CESM2/WACCM-X. Были выявлены заметные динамические реакции в дополнение к реакциям плотности, о которых сообщалось ранее. (a) Основные параметры термосферы, такие как температура термосферы, плотность нейтральной массы и электронная плотность, почти сохраняют тенденции к снижению; (б) Меридиональная циркуляция усиливается, особенно в июне; (в) Суточные приливы имеют реакцию уменьшения/усиления выше/ниже 200 км в термосфере, в то время как полусуточные приливы уменьшаются по всей термосфере. Эти результаты соответствуют результатам, полученным ранее с помощью модели GAIA, тем самым подтверждая ускорение циркуляции верхней атмосферы, сопровождающее эффект охлаждения. Согласие также подразумевает согласованность двух моделей в прогнозировании воздействия CO₂ на динамику фоновой термосферы и ионосферы.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL115452

Глобальное потепление влияет на земную систему сложным образом, часто препятствуя функциональному пониманию базовых процессов. Однако разделение этих процессов между абиотическими факторами и отдельными видами или целыми сообществами имеет важное значение для глубокого понимания воздействия изменения климата на экосистему. Используя временные ряды высокого разрешения по волнам тепла и холода в системе арктических фьордов, авторы демонстрируют, что цифровая обработка данных с поддержкой искусственного интеллекта, которая основана на современных обсерваторских технологиях, может дать новое представление о влиянии абиотических факторов на биотические сообщества, что было бы невозможно при использовании традиционных методов отбора проб на основе материалов экспедиций. Кроме того, это исследование показывает, что краткосрочные, вызванные событиями аномалии в ключевых океанических переменных не только изменяют гидрографию системы, но и могут повлиять на всё сообщество по всей трофической цепи от бентоса и зоопланктона до рыб. Авторы обнаружили значительную положительную корреляцию между гидрографическими температурными аномалиями и численностью биоты, при этом высокая численность биоты связана с «атлантическими» фазами с частыми волнами тепла, а низкая численность биоты - с «арктическими» фазами, в которых преобладают холодные периоды. Исследование также показало, что гидрографические аномалии могут не только влиять на общую численность биоты в районе, но и вызывать сложные сдвиги в видовом составе. Это приводит к колебаниям межгодовых пиков численности в определённых биотических группах, таких как медузы, рыбы или щетинкочелюстные, в зависимости от факторов-триггеров, которые ещё не полностью изучены.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-025-05621-w

Ретроспективные анализы пожарной опасности обычно используют данные реанализа, но их связь с наблюдаемой пожарной опасностью недостаточно изучена. Авторы использовали ежедневные наблюдения за погодой для расчёта пожарной опасности для девяти метеостанций в Швеции, охватывающих 1100 км с севера на юг, за период 1951–2020 гг., что делает его одним из самых длинных рядов наблюдаемой пожарной опасности на сегодняшний день. Все сайты, за исключением самого северного, показали рост сезонных показателей FWI (Forest Fire Index) за этот период, и линейные тренды были статистически значимыми для трёх сайтов. В среднем годовой пиковый семидневный скользящий средний FWI увеличился на 18% за 70 лет. Тенденции к росту были в основном обусловлены более высокой полуденной температурой, а не изменёнными режимами осадков. Кроме того, наблюдаемая пожарная опасность существенно отличалась от той, которая была основана на данных реанализа ERA5. Для FWI > 5 значения FWI реанализа были в среднем на 25% ниже соответствующих наблюдаемых значений. Сила данных реанализа заключается в формировании сеточных данных с использованием схем одиночной ассимиляции против однородных подгонок модели, и они не предназначены для полного представления фактической погоды в точечной шкале. Хотя данные реанализа позволяют проводить комплексный географический анализ, это исследование показывает, как они также недооценивают пиковую пожароопасную погоду в Северной Европе. Авторы рекомендуют проверять смещение экстремальных значений по сравнению с точечными наблюдениями в будущих исследованиях.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-025-04200-3

Лесные пожары сокращают растительный покров и почвенную биокорку, тем самым расширяя голые земли, подверженные ветровой эрозии. Однако глобальная характеристика выбросов пыли после пожаров оставалась качественной и фокусировалась только на ландшафтах, нарушенных относительно крупными лесными пожарами. Авторы применили принципы механики жидкости к спутниковым измерениям для количественной оценки выбросов пыли после пожаров. Было обнаружено, что 61% мировых лесных пожаров в различной степени сопровождаются повышенными выбросами пыли (5,6 (3,3–9,2) Тг пыли в год в период с 2003 по 2022 гг.). 95% выбросов пыли после пожаров являются источниками небольших лесных пожаров, которые происходят чаще и масштабнее, чем крупные лесные пожары, особенно в регионах с редкой растительностью. Несмотря на недавнее сокращение глобальной площади выжженных территорий и, как следствие, уменьшение количества случаев пылевых событий после пожаров, общий объём глобальных выбросов пыли после пожаров увеличился на 77% за последние два десятилетия. Это увеличение общего объёма выбросов пыли после пожара объясняется усилением горения и деградации земель, вызванной пожаром, что приводит к увеличению интенсивности выбросов пыли после пожара на 155%. С учётом продолжающегося усиления экстремальных лесных пожаров и синхронизированных засух в условиях глобального потепления эти результаты указывают на растущую важность выбросов пыли после пожара на глобальном и региональном уровнях.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-025-01730-3

Океаны становятся зеленее по направлению к полюсам и голубее в субтропиках. Чжао и др. (Zhao et al.) сообщают об измерениях цвета океана, проведённых со спутников в период с 2003 по 2022 гг., показывающих, что причиной этой тенденции является неравенство в содержании хлорофилла, что свидетельствует о глубоком сдвиге в распределении биомассы планктона. Этот сдвиг, который наиболее выражен в Северном полушарии, может каскадно перейти на более высокие трофические уровни и вызвать непредвиденные последствия для рыболовства и национальной экономики.

Хотя глобальное позеленение, связанное с изменением климата, хорошо задокументировано на суше, аналогичные тенденции в океане не были полностью выявлены. Используя спутниковые наблюдения за концентрацией хлорофилла в океане, авторы показали, что поверхность океана испытала позеленение в направлении полюса с 2003 по 2022 гг. В то же время субтропические регионы Северного полушария испытали снижение концентрации хлорофилла. Таким образом, широтное неравенство в концентрации хлорофилла, зафиксированное индексом неравенства, увеличивалось в течение последних двух десятилетий, особенно в Северном полушарии. Повышение температуры воды может в первую очередь влиять на тенденции концентрации хлорофилла. Растущее неравенство концентрации хлорофилла, отмеченное «более зелёными и более голубыми» водами, имеет потенциал каскадного перехода на более высокие трофические уровни, что будет иметь последствия для рыболовства и экономики прибрежных стран.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr9715

Пространственное и временное распределение осадков существенно влияет на жизнь людей. Хотя наборы данных реанализа предоставляют последовательную долгосрочную глобальную информацию об осадках, позволяющую исследовать опасности, вызванные ими, такие как крупномасштабные наводнения, им не хватает разрешения для захвата высокой пространственно-временной изменчивости осадков и учёта интенсивных локальных ливней. Здесь представлен spateGAN-ERA5, первый пространственно-временной даунскейлинг данных об осадках на основе глубокого обучения в глобальном масштабе. SpateGAN-ERA5 улучшает данные об осадках реанализа ERA5 с 24 км и 1 ч до 2 км и 10 мин, предоставляя поля осадков с высоким разрешением с реалистичными пространственно-временными структурами и точным распределением интенсивности дождя, включая экстремальные значения. Его вычислительная эффективность позволяет генерировать большой ансамбль решений, устраняя неопределённости, присущие проблемам масштабирования, и поддерживает практическую применимость в генерации данных об осадках высокого разрешения для произвольных периодов времени ERA5 и регионов по запросу. Обученный исключительно на данных из Германии и проверенный по данным в США и Австралии, с учётом разнообразного климата, включая тропические режимы осадков, spateGAN-ERA5 демонстрирует хорошее обобщение, что указывает на надёжную глобальную применимость. Он удовлетворяет критические потребности в данных об осадках высокого разрешения в гидрологических и метеорологических исследованиях.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-025-01103-y