Внутренние озёра являются важнейшим источником парниковых газов - углекислого газа, метана и закиси азота. Взаимосвязанные системы река-озеро включают несколько озёрных регионов, где многочисленные реки соединяют различные озёрные регионы. Их сложные гидрологические условия и взаимодействия отличают их от обычных озёр, обычно имеющих один и относительно статичный водный объект. Однако характеристики выбросов парниковых газов, а также движущие силы взаимосвязанных систем река-озеро всё ещё недостаточно изучены. Авторы провели двухсезонные исследования на месте в типичной взаимосвязанной системе река-озеро, озере Дунтин (Dongting, крупное неглубокое озеро в северо-восточной части китайской провинции Хунань), а также метаанализ, полученный из 168 озёр, охватывающих шесть континентов, чтобы прояснить этот вопрос. Обнаружено, что взаимосвязанные системы река-озеро демонстрируют уникальное временное изменение потоков углекислого газа и закиси азота с положительными потоками во время сезона дождей, но переходящими к поглощениям во время сухого сезона. Потоки парниковых газов в обычных стабильных озёрах часто коррелируют с абиотическими факторами, такими как гидроклиматические условия и трофический статус. В то время как в озере Дунтин определённые виды микроорганизмов, которые важны для круговорота макроэлементов и других менее распространённых питательных веществ, наряду с хищническим поведением микроорганизмов, могут лучше предсказывать потоки парниковых газов. Это исследование подчёркивает важность биотических предикторов в перспективных оценках потоков парниковых газов.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01912-8

Внутренняя изменчивость климата (ВИК) вызывает ряд климатических вариантов, которые накладываются на вынужденный отклик. Одна реализация климатической модели может не представлять вынужденное изменение в одиночку и может отличаться от других реализаций, а также наблюдений из-за ВИК. Авторы использовали большой ансамбль расчётов с начальными условиями для модели Community Earth System (CESM2), чтобы показать, что ВИК приводит к ряду результатов в наземном углеродном цикле. Тенденции валовой первичной продукции (ВПП) с 1991 по 2020 гг. различаются среди членов ансамбля из-за разных климатических откликов, полученных в результате ВИК. Авторы количественно оценивают, как ВИК влияет на тенденции ВПП, и применяют свою методологию к данным наблюдений. Наблюдаемые изменения ВПП на двух долгосрочных башнях вихревого ковариационного потока согласуются с ВИК, что ставит под сомнение понимание вынужденных изменений в углеродном цикле в этих местах. Для интерпретации тенденций углеродного цикла необходима вероятностная структура, учитывающая ВИК.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00878-w

Первый анализ экстремальных событий откалывания айсбергов в Антарктиде не выявил никакой связи с изменением климата, что подчёркивает важность обычных, менее масштабных событий откалывания айсбергов для потери льда и нестабильности.

Антарктида быстро теряет лёд, отчасти из-за изменения климата. Случаи массивного откалывания, такие как то, которое сформировало айсберг A-68 размером с Делавэр (5800 квадратных километров) в 2017 году, могут дестабилизировать шельфовые ледники и привлечь внимание общественности. Но нечастые экстремальные события откалывания затрудняют для учёных их прогнозирование и понимание того, связаны ли они с изменением климата.

Чтобы изучить потенциальные связи между изменением климата и образованием крупных айсбергов в Антарктиде, Макки и др. (MacKie et al.) провели первый долгосрочный анализ крупнейших ежегодных отколов айсбергов континента. Поскольку такие крупные отколы редки и распределены неравномерно, исследователи использовали статистические подходы, специально ориентированные на небольшие наборы данных с длинными хвостами, чтобы искать изменения в частоте отколов с течением времени. Они сосредоточились на одном самом большом айсберге, который формировался каждый год с 1976 по 2023 гг. Площадь поверхности этого айсберга составляла до 11 000 квадратных километров.

Исследование показало, что площадь поверхности самого большого ежегодного айсберга немного уменьшилась с течением времени и что, несмотря на растущее влияние изменения климата, риск экстремального откола не увеличился. Поскольку климат потеплел за период исследования, но площадь самого большого айсберга не увеличилась, результаты показывают, что экстремальные отколы не обязательно являются прямым следствием изменения климата, пишут авторы.

Однако, как показала другая работа, число более мелких отколов со временем увеличилось. Это исследование подчёркивает роль этих событий в откалывании антарктического льда в «смерти от тысячи порезов», пишут авторы. Хотя экстремальные отколы айсбергов попадают в драматические заголовки, более распространённые, более мелкие айсберговые образования являются основным источником потери массы в Антарктиде, вызванной изменением климата, заключают они.

Исследователи также обнаружили, что самый большой откол антарктического айсберга может быть ещё впереди. Хотя они не прогнозируют увеличение частоты экстремальных отколов айсбергов, их моделирование предполагает, что айсберг «раз в столетие» может быть примерно размером со Швейцарию (38 827 квадратных километров). (Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2024GL112235, 2024)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/massive-antarctic-icebergs-may-calve-at-random

Знание, на какой глубине находится морское дно, или батиметрии, имеет решающее значение для различных видов морской деятельности, включая научные исследования, морскую промышленность, безопасность навигации и исследование океана. Картографирование центральной части Северного Ледовитого океана является сложной задачей из-за наличия многолетнего морского льда, что ограничивает сбор данных ледоколами, подводными лодками и дрейфующими ледовыми станциями. Международная батиметрическая карта Северного Ледовитого океана (International Bathymetric Chart of the Arctic Ocean, IBCAO) была инициирована в 1997 году с целью обновления батиметрического изображения Северного Ледовитого океана. С тех пор команда проекта выпустила четыре версии, каждая из которых улучшает разрешение и точность. Здесь представлена IBCAO версии 5.0, которая предлагает разрешение в четыре раза выше, чем версия 4.0, с ячейками сетки 100 × 100 м по сравнению с 200 × 200 м. Более 25% площади Северного Ледовитого океана теперь картографируется с помощью индивидуальных глубинных зондирований, основанных на критерии, учитывающем водную глубину. Версия 5 также представляет собой значительный прогресс в области сбора данных и вычислительных методов. Несмотря на эти улучшения, такие проблемы, как морской ледовый покров и политическая динамика, по-прежнему мешают комплексному картографированию.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-024-04278-w

Целью данного исследования является изучение аэрозолей горения биомассы (АГБ) от экстремальных лесных пожаров 2019–2020 гг. в Калифорнии, Австралии и Сибири с точки зрения характеристик аэрозоля и прямого радиационного эффекта. Данное исследование основано на сравнении глобальных климатических расчётов (ARPEGE-Climat) и эталонных наборов данных по аэрозолям (реанализы, наземные наблюдения и спутниковые данные). Полученные результаты демонстрируют необходимость ограничения высот «впрыска» в модели для реалистичного представления вертикальных профилей, наблюдаемых во время пожаров, как в тропосфере, так и в нижней стратосфере из-за вклада пироконвекции. Без конкретных вертикальных профилей выбросов от пожаров расчёты ARPEGE-Climat не могут представить вертикальные профили поглощения аэрозоля. Для каждого изученного региона смоделированная оптическая толщина аэрозоля чрезвычайно высока (выше 3 для 550 нм). Показан важный дальний перенос АГБ, испускаемых в Австралии и Калифорнии, с высокой оптической толщиной аэрозоля вдали от источников. Эти чрезвычайно плотные шлейфы значительно возмущают падающее на поверхность солнечное излучение и оказывают большое прямое (поверхностное) коротковолновое радиационное воздействие до −13, −29 и −17 Вт м^-2 в среднем за месяц над Австралией (январь 2020 г.), Калифорнией (сентябрь 2020 г.) и Сибирью (август 2019 г.) соответственно. Заслуживающий внимания положительный прямой радиационный эффект АГБ (потепление) обнаруживается в верхней части атмосферы, когда плотные и сильно поглощающие дымовые шлейфы переносятся над облачными океаническими регионами, характеризующимися высоким альбедо поверхности. Это поглощение приводит к увеличению скорости солнечного нагрева до 0,3 К день^-1 с возможными последствиями для температуры и динамики атмосферы.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2024JD041002

Понимание изменений в глобальном содержании тепла в океане (СТО) необходимо для исследования энергетического дисбаланса Земли и изменения климата. Тренды СТО оцениваются с использованием четырёх современных океанических реанализов и одного объективного анализа. Пространственные структуры тренда СТО, полученные с помощью реанализов, согласуются друг с другом, но чувствительны к выбранному периоду времени. Более высокая доля поглощения тепла в подповерхностном слое 100–2000 м в течение 2001–2010 гг. по сравнению с 1994–2000 гг. способствовала временному замедлению глобального поверхностного потепления. Меридиональная термохалинная циркуляция в Северной Атлантике и перенос тепла показывают лучшее соответствие с наблюдениями RAPID по сравнению с предыдущими исследованиями. Зональные средние тенденции СТО в Северной Атлантике в поясе 40–60° с.ш. различаются для периодов увеличения (2000–2004 гг.) и уменьшения (2005–2010 гг.) меридиональной термохалинной циркуляции, а увеличение СТО более сконцентрировано между 30 и 40° с.ш. в более поздний период увеличения меридиональной термохалинной циркуляции (2011–2022 гг.). Эти результаты не подтверждают предыдущие исследования, предполагающие, что изменения меридиональной термохалинной циркуляции снижают среднее потепление поверхности Земли.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00860-6

Самое жаркое бореальное лето в истории привело к массовой смертности от влажной жары на всех континентах Северного полушария. Поскольку критические физиологические пределы переносимости человеком жары всё ближе, этот комментарий указывает на настоятельную необходимость ограничить дальнейшее потепление климата и подчёркивает предстоящую задачу адаптации.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-024-02215-8

В этой статье представлена обновлённая оценка «Прогнозного шлейфа Эль-Ниньо Южного колебания» (ЭНЮК) Международного научно-исследовательского института климата и общества (International Research Institute for Climate and Society’s (IRI). Оценены 253 прогноза индекса Ниньо 3.4 в реальном времени, выпущенных с февраля 2002 года по февраль 2023 года, и отдельно изучены мультимодальные средние динамических (DYN) и статистических (STAT) моделей. Точность прогнозов снижается по мере увеличения времени упреждения как в прогнозах DYN, так и в прогнозах STAT, причём пик точности приходится на период после весеннего барьера предсказуемости в северном полушарии и в предшествующие сезоны. Прогнозы DYN превосходят прогнозы STAT с явным преимуществом в прогнозах, инициированных с конца бореальной зимы до весны. Анализ выявил асимметрию в прогнозировании начала холодных и тёплых эпизодов ЭНЮК, при этом начало тёплых эпизодов прогнозируется лучше, чем начало холодных в моделях как DYN, так и STAT. Прогнозы DYN оказались ценными для прогнозирования начала тёплых и холодных эпизодов ЭНЮК по крайней мере за несколько месяцев вперёд, в то время как прогнозы STAT менее информативны в отношении фазовых переходов ЭНЮК. Результаты показывают, что прогнозирование начала ЭНЮК является сложной задачей и что возможность успешно сделать это зависит как от выбора модели, так и от самого события.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00845-5

Антропогенные выбросы аэрозолей могут быть причиной ослабления струйных течений и погодных систем в Северном полушарии.

За последние несколько десятилетий летние струйные течения (или потоки ветра с запада на восток) и погодные системы в Северном полушарии ослабли. Прогнозы предполагают сохранение этой тенденции, что может повысить вероятность экстремальных тепловых явлений и повлиять на качество воздуха.

Некоторые исследования выдвинули гипотезу, что ослабление связано с Арктическим усилением или с тем, что Арктика нагревается быстрее, чем остальная часть планеты, поскольку это явление уменьшает разницу температур между экватором и Северным полюсом. Но другие предположили, что антропогенные выбросы аэрозолей, приводящие к аналогичному ослабленному градиенту, могут быть более непосредственно виноваты.

Используя данные проекта DAMIP (Detection and Attribution Model Intercomparison Project), Кан и др. (Kang et al.) изучили, как антропогенные факторы могли повлиять на летние циркуляционные структуры в период с 1980 по 2020 гг. Они обнаружили, что аэрозоли играют такую же большую роль, как и парниковые газы, в замедлении ветровых структур и атмосферного потока в летние месяцы. Изменения в выбросах аэрозолей могут влиять на силу погодных систем, изменяя поток энергии между сушей и океаном.

Сокращение выбросов аэрозолей в Северной Америке и Европе в этот период означало, что больше солнечного света достигало поверхности, и это вызывало больший энергетический контраст между этими поверхностями суши и океаном. Это обусловило экспорт энергии в воздух над океаном. В результате энергия конвергировалась над океаном более высоких широт (40° с.ш.–70° с.ш.), ослабляя градиент между полюсами и экватором, а также погодные системы. Этот эффект примерно в два раза сильнее выражен над Тихим океаном, поскольку выбросы аэрозолей были сокращены больше в Евразии, чем в Северной Америке.

Увеличение загрязнения аэрозолями из Южной и Восточной Азии имело тот же эффект ослабления, но через противоположный процесс: увеличение загрязнения уменьшило количество солнечной энергии, достигшей поверхности, и уменьшило перенос энергии между сушей и Тихим океаном более низких широт (25° с.ш.–40° с.ш.). В конечном итоге, меньше энергии конвергировалось над Тихим океаном более низких широт, что ещё больше ослабило градиент энергии и погодные системы.

Исследователи пишут, что, поскольку аэрозоли формировали летнюю циркуляцию воздуха на протяжении последних 40 лет, важно продолжить изучение того, как они могут формировать будущие летние климатические тенденции. (AGU Advances, https://doi.org/10.1029/2024AV001318, 2024)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/aerosols-could-be-weakening-summertime-circulation

В 2023 году быстрое повышение глобальной температуры примерно на 0,25°C застало научное сообщество врасплох. Его причина была исследована в основном путём изучения изменений в долгосрочной тенденции, но без особого успеха. Основываясь на предыдущих работах, автор этой статьи предлагает альтернативное объяснение — в десятилетних временных масштабах наблюдаемая температура демонстрирует сложную, нелинейную реакцию на воздействие, проходя через ряд стационарных режимов. Событие 2023 года номинировано как последнее в последовательности. Ступенчатые изменения в исторических и смоделированных глобальных средних температурах поверхности были обнаружены с помощью двумерного теста. Затем каждый временной ряд был разделён на постепенные (тенденции) и быстрые (сдвиги) компоненты и проверен с использованием доказательных критериев. Для температур поверхности моря, глобальной и поверхности суши из набора данных NOAA Global Surface Temperature Dataset V6.0 1880–2022 гг. быстрая составляющая общего потепления составила 94% от 0,72°C, 78% от 1,16°C и 74% от 1,93°C соответственно. Эти изменения слишком велики, чтобы поддержать гипотезу постепенного потепления. Недавнее потепление было инициировано в марте 2023 г. температурами поверхности моря в южном полушарии, за которыми последовал сигнал Эль-Ниньо дальше на север. Затем откликнулись глобальные температуры и позже температуры суши. Предшествующий сдвиг режима в 2014 г. и последующее устойчивое состояние 2015–2022 гг. также были инициированы и поддерживались температурами поверхности моря. Анализ среднегодовой температуры океана в верхних 100 м с 1955 г. показывает, что она формирует отдельные режимы, обеспечивая существенный «тепловой банк», поддерживающий изменения наверху. Изменения режима также воспроизводятся климатическими моделями. Архивные данные показывают, что эти сдвиги возникли из-за связи океана и атмосферы. Сравнение сдвигов и трендов с равновесной чувствительностью климата в ансамбле из 94 моделей CMIP5 согласно сценарию RCP4.5 в 2006–2095 гг. продемонстрировало, что сдвиги оказали в 2,9 раза большее влияние на равновесную чувствительность климата, чем тренды. Факторы, влияющие на эту связь, включают структуру океана, время инициализации, физические параметры и качество модели. Отдельные расчёты моделей с качеством ≥75 показали, что сдвиги оказали в 6,0 раз большее влияние, чем тренды. Эти результаты говорят, что доминирующим механизмом потепления является внезапное высвобождение тепла из океана, а не постепенное потепление в атмосфере. Модельный ансамбль предсказал все изменения режима с 1970-х годов в пределах ±1 года, включая 2023 год. Следующий сдвиг прогнозируется на 2036 год, но текущие выбросы отслеживаются выше, чем прогнозировалось в сценарии RCP4.5. Достичь понимания того, что эти изменения означают для оценки текущих и будущих климатических рисков, является неотложной задачей.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/12/1507