Дополнительный нагрев в городах усиливает риски для здоровья людей от волн тепла. Ночью при тихом ветре и безоблачном небе воздух в городском пологе может быть на несколько градусов теплее, чем в сельской местности. Это меньшее ночное охлаждение в застроенных помещениях представляет серьёзную опасность для здоровья городских жителей, так как внутренние помещения не могут эффективно проветриваться. Поскольку волны тепла становятся более частыми и интенсивными в будущем климате, многие города расширяют свои зелёные зоны с целью внедрения охлаждения за счёт затенения, испарения и снижения способности аккумулировать тепло. В этом исследовании авторы оценили, как вечерний и ночной охлаждающий эффект городских парков (по сравнению с близлежащими застроенными помещениями) меняется в зависимости от размера парка и мезомасштабных атмосферных условий в тёплые летние периоды. Охлаждающий эффект количественно оценивается для нескольких городских парков (около 15 га) и городских лесов (около 900 га) с использованием комбинации данных метеорологической наземной станции и компактных радиозондов. Профилирующий доплеровский ветровой лидар, развёрнутый в центре города, используется для измерения условий турбулентного вертикального перемешивания в городском пограничном слое. Было обнаружено, что максимальные ночные охлаждающие эффекты в городских парках составляют около 1–5°C во время недельной волны тепла в середине июля 2022 года, а также в целом летом 2022 года (июнь–август). Выявлены три режима атмосферной стабильности и перемешивания, объясняющие изменчивость эффекта охлаждения парка от ночи к ночи. Авторы выяснили, что очень низкое турбулентное вертикальное перемешивание в городском пограничном слое (<0,05 м² с⁻²) приводит к самому сильному вечернему охлаждению как в сельской местности, так и в городских парках и самому слабому охлаждению в застроенной среде. Этот режим особенно характерен для волн тепла в связи с крупномасштабной адвекцией горячего воздуха над регионом и соответствующим оседанием. Когда ночное турбулентное вертикальное перемешивание над городом сильнее, вечернее охлаждение в городских зелёных зонах менее эффективно, поэтому атмосферная стратификация как над городскими парками, так и над лесами менее стабильна, а температурные контрасты по сравнению с застроенной средой менее выражены. Эти результаты подчёркивают тот факт, что городские зелёные зоны имеют значительный охлаждающий потенциал во время волн тепла, с максимальным эффектом ночью, поскольку процессы адвекции и перемешивания минимальны. Целесообразна адаптация часов работы общественных парков для того, чтобы позволить жителям извлечь выгоду из этих охлаждающих островов.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/24/14101/2024/

Понимание того, как численность популяции пресноводных видов отреагировала на потепление климата за последние десятилетия, важно для прогнозирования того, как на них, вероятно, повлияют будущие условия. Объединяя многоконтинентальную базу данных численности пресноводных рыб с климатическими данными за период с 1958 по 2019 гг., авторы показывают, что недавнее повышение температуры рек влияет на увеличение популяций рыб на полярном пределе ареалов видов и снижение численности по направлению к их экваториальному пределу. Эта закономерность была одинаковой для всех географических регионов и таксономических групп, но также опосредована высотой и особенностями видов. Эти результаты свидетельствуют о том, что изменение климата оказало определённое влияние на динамику популяции рыб, подчёркивая важность управления охраной природы, которое интегрирует климатический риск.

Изменение климата стало ключевой угрозой для биоразнообразия, что привело к широкомасштабным сдвигам в распределении морских и наземных видов, поскольку они пытаются отслеживать термически подходящие места обитания. Понимание климатических реакций пресноводных видов относительно неразвито, что ограничивает знания о том, приведёт ли прогнозируемое потепление к потере пресноводного биоразнообразия. Авторы связали многоконтинентальную базу данных временных рядов численности популяции речных рыб, собранных с 1958 по 2019 гг., с данными о температуре за тот же период. В отобранных местах вода нагревалась на 0,21°C за десятилетие (годовой максимум месячных температур). Авторы проверили, отреагировала ли рыба на это изменение i) увеличением численности на более прохладном полюсном пределе распределения видов — прогнозируемом, если потепление открыло новые возможности — и ii) уменьшением численности по направлению к экваториальному пределу распределения — прогнозируемом, если температуры превысили пороги толерантности. Обнаружено, что наблюдаемые тенденции численности популяции соответствовали обеим этим ожидаемым закономерностям от потепления климата, и что тенденции были более выраженными во временных рядах, охватывающих более длительные периоды времени 30+ лет. Реакции, соответствующие изменению климата, были наиболее очевидны у видов с более крупными размерами тела, более высокими трофическими уровнями, миграционным поведением «река-море» и более широким распространением. Более того, положительные реакции численности на потепление были более вероятны на больших высотах, где условия, как правило, более прохладные. Эти результаты указывают на то, что прогнозируемое будущее потепление, вероятно, приведёт к широкомасштабным изменениям в структуре речных сообществ, включая снижение численности на заднем конце распространения видов.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2410355121

Антропогенное воздействие на озоновый слой выражается в аномалиях общего содержания озона (ОСО) в глобальном масштабе, с периодическими повышениями, наблюдаемыми в высокоширотных районах. Кроме того, существуют значительные вариации временных трендов ОСО на разных широтах и в разные сезоны. Надёжность прогнозов будущих трендов ОСО с использованием химикоклиматических моделей должна постоянно контролироваться и улучшаться посредством сравнения с имеющимися данными измерений. В этом исследовании способность модели земной системы SOCOLv4.0 прогнозировать ОСО оценивается с использованием данных за более чем 40 лет спутниковых измерений и данных метеорологического реанализа. В целом модель переоценивает ОСО в Северном полушарии (до 16 единиц Добсона) и существенно недооценивает его в районе Южного полюса (до 28 единиц Добсона). Наихудшее согласие было обнаружено в обоих полярных регионах, а наилучшее — в тропиках (средняя разница составляет 4,2 единицы Добсона). Корреляция между средними месячными значениями находится в диапазоне 0,75–0,92. Модель SOCOLv4 существенно завышает температуру воздуха выше уровня 1 гПа относительно реанализов MERRA2 и ERA5 (на 10– 20 К), особенно в период полярных ночей, что может быть одной из причин неточностей воспроизведения моделью аномалий полярного озона. Предлагается использовать модель SOCOLv4 для будущих прогнозов ОСО при меняющихся сценариях деятельности человека.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/12/1491

Приземная температура воздуха (Tair) имеет решающее значение для решения городских проблем в Китае, особенно в контексте быстрой урбанизации и изменения климата. Хотя многие исследования оценивают Tair в национальном масштабе, они обычно предоставляют только ежедневные данные (например, максимальную и минимальную Tair), и лишь немногие фокусируются на субсуточной городской Tair с высоким пространственным разрешением. В этом исследовании авторы интегрировали данные MODIS о температуре земной поверхности с 18 вспомогательными данными с 2013 по 2023 гг., чтобы разработать модель оценки Tair для крупных китайских городов, используя алгоритмы случайного леса в четырёх суточных и сезонных условиях: тёплый день, тёплая ночь, холодный день и холодная ночь. Были построены и сравнены четыре схемы путём объединения различных вспомогательных данных (связанных со временем и пространством) с температурой земной поверхности. Результаты перекрёстной проверки показали, что переменные, связанные с пространством и временем, значительно повлияли на производительность модели. При использовании всех вспомогательных данных модель показала наилучшие результаты со средним значением среднеквадратического отклонения 1,6°C (R² = 0,96). Наилучшие результаты наблюдались в тёплые ночи со значением среднеквадратического отклонения 1,47°C (R² = 0,97). Оценка важности показала, что температура земной поверхности была самой важной переменной во всех условиях, за ней следовали удельная влажность и конвективная доступная потенциальная энергия. Переменные, связанные с пространством, были более важны в холодных условиях (или в ночное время) по сравнению с тёплыми (или в дневное время), в то время как переменные, связанные со временем, демонстрировали противоположную тенденцию и были ключевыми для повышения точности модели летом. Наконец, были эффективно оценены два варианта структур Tair в Пекине и районе дельты реки Чжуцзян. Это исследование предложило новый метод оценки субсуточных структур Tair с использованием данных из открытых источников и выявило влияние прогностических переменных на оценку Tair, что имеет важные последствия для исследования городской тепловой среды.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/16/24/4675

Динамика системы CO₂–карбонаты в субполярном круговороте Северной Атлантики оценивалась в период с 2009 по 2019 гг. Данные собирались на борту восьми летних круизов по разделу 59,5° с.ш. в рамках программы «Климат и океан: изменчивость, предсказуемость и изменение» (CLIVAR). Структуры закисления океана и снижение состояния насыщения кальцита (Ω_Ca) и арагонита (Ω_Arag) в ответ на увеличение антропогенного CO₂ (C_ant) оценивались в бассейнах Ирмингера, Исландии и Роколла в течение плохо оценённого десятилетия, в котором физические структуры изменились по сравнению с предыдущими хорошо известными периодами. Наблюдаемое охлаждение, опреснение и усиленная вентиляция увеличили межгодовую скорость накопления C_ant во внутреннем океане на 50– 86%, а скорость закисления океана – почти на 10%. Тренды закисления океана составили 0,0013–0,0032 единиц в год в бассейнах Ирмингера и Исландии и 0,0006–0,0024 единиц в год в жёлобе Роколл, что привело к снижению Ω_Ca и Ω_Arag на 0,004–0,021 и 0,003–0,0013 единиц в год соответственно. Рост содержания общего неорганического углерода, вызванный C_ant, был основным фактором закисления океана (внёс вклад в 53–68% в верхних слоях и >82% в направлении внутреннего океана) и снижение Ω_Ca и Ω_Arag (>64%). Кратковременное снижение температуры, солёности и общей щёлочности в совокупности противодействует закислению, вызванному общим неорганическим углеродом, на 45– 85% в верхних слоях и в мелководном жёлобе Роколл и на <10% во внутреннем океане. Настоящее исследование сообщает об ускорении закисления океана в пределах субполярного круговорота Северной Атлантики и расширяет знания о будущем состоянии океана.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/21/5561/2024/

Морские волны тепла (МВТ) оказывают разрушительное воздействие на экосистемы. Тем не менее, глобальная оценка регионального воздействия МВТ на обмен CO₂ между морем и воздухом отсутствует. Здесь авторы анализируют 30 глобальных наборов основанных на наблюдениях данных о потоке CO₂ между морем и воздухом с 1990 по 2019 гг. В глобальном масштабе во время МВТ поглощение CO₂ океаном сокращается на 8% (3%–19% по наборам данных). В региональном плане экваториальная часть Тихого океана испытывает снижение выбросов CO₂ на 31% (3%–49%), и МВТ часто совпадают с экстремальными аномалиями потока CO₂ между морем и воздухом в этом регионе. Поглощение CO₂ океаном уменьшается во время МВТ на 29% (19%–37%) и 14% (5%–21%) в низких и средних широтах Северного и Южного полушарий соответственно. Сокращение растворённого неорганического углерода в тропиках ослабляет дегазацию, в то время как высокие температуры океана уменьшают поглощение в низких и средних широтах. В субполярной северной части Тихого океана и Южном океане усиленное поглощение углерода происходит во время МВТ, но неопределённости в наборах данных pCO₂ ограничивают всестороннюю оценку в этих регионах.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL110379

В последнее десятилетие динамический даунскейлинг с использованием методов «псевдоглобального потепления» (“pseudo-global-warming”, PGW) часто применялось для прогнозирования регионального изменения климата. Такие методы генерируют сигналы путём добавления сигналов изменения климата, смоделированных с помощью средней глобальной климатической модели в температуре, влажности и циркуляции, к боковым и поверхностным граничным условиям, полученным в результате реанализа. Альтернативой PGW является даунскейлинг данных глобальной климатической модели напрямую. Этот метод должен быть выгодным, особенно для моделирования экстремальных явлений, поскольку он включает в себя полный спектр динамики изменения синоптического масштаба глобальной климатической модели в региональном решении. Здесь авторы проверяют это предположение, сравнивая моделирования в Европе и западной части Северной Америки. Обнаружено, что для потепления и изменений экстремальных температур PGW часто даёт результаты, схожие с прямым даунскейлингом в обоих регионах. Для средних и экстремальных изменений осадков PGW, как правило, также работает на удивление хорошо во многих случаях. Анализ баланса влаги в домене западной части Северной Америки показывает, почему. Большие доли уменьшенных изменений гидроклимата возникают из-за средних изменений в крупномасштабной термодинамике и циркуляции, то есть увеличения температуры, влажности и ветров, включённых в PGW. Единственный компонент, в котором PGW может столкнуться с трудностями, — это вклад изменений в изменчивость синоптического масштаба. Когда этот компонент велик, производительность PGW может ухудшиться. Глобальный анализ данных климатической модели показывает, что есть регионы, где он велик или доминирует. Таким образом, эти результаты предоставляют дорожную карту для определения с помощью анализов обстоятельств, когда PGW не будет точно регионализировать климатические сигналы глобальной климатической модели.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023JD040591

Антарктида и Южный океан являются ключевыми элементами физической и биологической системы Земли. Изменение климата, вызванное деятельностью человека, и другие виды деятельности человека в регионе приводят к нескольким потенциально взаимодействующим точкам невозврата с серьёзными и необратимыми последствиями. Здесь рассматриваются восемь потенциальных физических, биологических, химических и социальных точек невозврата в Антарктиде. К ним относятся ледниковые щиты, закисление океана, циркуляция океана, перераспределение видов, инвазивные виды, таяние многолетней мерзлоты, локальное загрязнение и Система Договора об Антарктике. Обсуждаются природа каждой потенциальной точки невозврата, её контрольные переменные, пороговые значения, временные масштабы и воздействия с фокусированием на потенциале кумулятивных и каскадных эффектов в результате их взаимодействия. Анализ предоставляет существенные доказательства необходимости более согласованных и быстрых действий по ограничению изменения климата и минимизации последствий локальной деятельности человека, чтобы избежать этих каскадных точек невозврата.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s13280-024-02101-9

Атлантический меридиональный перенос пресной воды (АМППВ) играет важную роль в циркуляциях Атлантического океана, но точная оценка временных рядов АМППВ остаётся сложной задачей. В этом исследовании используется косвенный подход, объединяющий солёность океана, поверхностное испарение и наблюдения за осадками для получения АМППВ и его неопределённости путём решения уравнения баланса пресной воды в океане. Климатологически АМППВ находится на юге между 18,5° ю.ш. и 34,5° ю.ш., но на севере от 18,5° ю.ш. до 66,5° с.ш. АМППВ также показывает существенную межгодовую изменчивость с чётким разделением на ∼40° с.ш. и по широтам больше совпадает с Атлантической меридиональной термохалинной циркуляцией на 26° с.ш., чем на 47° с.ш. Полученный временной ряд показывает, что по всему Атлантическому океану наблюдается положительная тенденция в АМППВ с 2004 по 2020 гг., что приводит к конвергенции АМППВ в тропической части Атлантического океана и его дивергенции в субтропической части Северной Атлантики.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GL110021

Арктические береговые линии быстро меняются из-за сочетания проседания многолетней мерзлоты, повышения уровня моря и эрозии. Эти процессы получили неравное внимание, и их комплексное воздействие остается плохо изученным. Арктическая прибрежная равнина Аляски идеально подходит для устранения этого пробела в знаниях из-за относительно обильных данных наблюдений в регионе и важности для коренных общин, социальной экономики и геополитики. Авторы представляют прогнозы будущей эволюции Арктической прибрежной равнины Аляски, которые включают проседание, повышение уровня моря и эрозию. К 2100 году, если побережья не будут по-разному реагировать на будущие изменения, эти комплексные эффекты могут преобразовать в 6-8 раз больше земель, чем может повлиять только эрозия. Подчёркивается, что прибрежным сообществам потребуется поддержка для адаптации к смене парадигмы, которую вскоре могут претерпеть арктические береговые линии.

Арктические береговые линии уязвимы к последствиям изменения климата, поскольку уровень моря повышается, многолетняя мерзлота тает, штормы усиливаются, а морской лёд истончается. Семьдесят пять лет воздушных и спутниковых наблюдений установили, что береговая эрозия является растущей опасностью для Арктики. Однако другие опасности, например, совокупное воздействие, которое повышение уровня моря и оседание тающей многолетней мерзлоты будут оказывать на береговые линии, получили меньше внимания, что не позволило провести оценку воздействия этих процессов по сравнению с береговой эрозией и в сочетании с ней. Арктическая прибрежная равнина Аляски идеально подходит для таких оценок из-за высокой плотности наблюдений за топографией, темпами отступления побережья и характеристиками многолетней мерзлоты, а также важности для коренных общин и инфраструктуры нефтяных месторождений. Здесь авторы создают прогнозы положения береговой линии Арктики на XXI век, которые включают эрозию, оседание многолетней мерзлоты и повышение уровня моря. Сосредоточившись на Арктической прибрежной равнине Аляски, они объединили 5- метровую топографию, спутниковые оценки глубины прибрежных озёр и эмпирические оценки проседания грунта из-за таяния многолетней мерзлоты с прогнозами прибрежной эрозии и повышения уровня моря для сценариев средних и высоких выбросов из отчёта AR6 Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Было обнаружено, что к 2100 году эрозия и затопление вместе преобразуют Арктическую прибрежную равнину Аляски, что приведёт к потере земель в 6-8 раз больше, чем только вследствие прибрежной эрозии, и нарушит в 8-11 раз больше органического углерода. Без мер по смягчению последствий к 2100 году прибрежные изменения могут повредить от 40 до 65% инфраструктуры в современных прибрежных деревнях Арктической прибрежной равнины Аляски и от 10 до 20% инфраструктуры нефтяных месторождений. Подчёркиваются риски, которые усугубляющиеся климатические опасности представляют для прибрежных сообществ, и необходимость адаптивного планирования для арктических береговых линий в XXI веке.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2409411121