Анализируются зональные средние тенденции облачности и радиации над мировыми океанами за последние 35 лет из набора спутниковых наборов данных, охватывающих два периода. В более длительный период (1984–2018 гг.) свойства облаков берутся из наборов данных ISCCP-H, CLARA-A3 и PATMOS-x, а радиационные свойства — из набора данных ISCCP-FH, в то время как в более короткий период (2000–2018 гг.) добавляются данные об облаках MODIS и CloudSat/CALIPSO и радиационные потоки CERES-EBAF. Графики тренда зонального среднего общего облачного покрова показывают расширение субтропической сухой зоны, смещение к полюсу зоны штормов средних широт и сужение области в тропиках внутритропической зоны конвергенции в течение периода 1984–2018 гг. Это расширение «занавеса низкого облачного покрова» и сокращение внутритропической зоны конвергенции изменяют границы и протяжённость всех основных климатических зон, создавая более полярную и узкую зону штормов в средних широтах и более широкую субтропическую зону. Зональные средние тенденции океанического облачного покрова изучаются для трёх широтных зон, двух полюсных 50° и одной ограниченной 50° ю.ш. и 50° с.ш., и показывают восходящие или близкие к нулевым тенденции облачного покрова в высокоширотных зонах и последовательные нисходящие тенденции в низкоширотной зоне. Последние доминируют в глобальном среднем, что приводит к уменьшению общего облачного покрова, которое варьируется от 0,72% за десятилетие до 0,17% за десятилетие в зависимости от набора данных и периода. Эти контрастные изменения облачного покрова между высокоширотными и низкоширотными зонами вызывают контрастные эффекты обусловленного облачностью радиационного потепления в низких широтах и охлаждения в высоких широтах, присутствующие в наборах данных ISCCP-FH и CERES-EBAF. Глобальный океанический средний тренд коротковолнового радиационного эффекта облаков зависит от баланса между этими контрастными трендами, который в наборе данных CERES материализуется как тренд обусловленного облачностью коротковолнового радиационного потепления в 0,12 Вт/м²/десятилетие, происходящий из доминирования положительных трендов коротковолнового радиационного эффекта облаков в низких широтах, тогда как в наборе данных ISCCP-FH он проявляется как тренд обусловленного облачностью коротковолнового радиационного охлаждения в 0,3 Вт/м²/десятилетие, вызванный доминированием отрицательных трендов коротковолнового радиационного эффекта облаков в высоких широтах. Тренд обусловленного облачностью радиационного потепления CERES удваивается по величине до 0,24 Вт/м²/десятилетие, когда период продлевается с 2016 по 2022 гг., что подразумевает сильный радиационный нагрев облаков за последние шесть лет, происходящий из зоны низких широт.

Ссылка: https :// link . springer . com / article /10.1007/ s 00382-024-07396-8

Значение пойм в уклонении углерода от проточных систем особенно важно на континентальных равнинах с низким стоком, таких как богатая органикой Западно- Сибирская низменность. Чтобы количественно оценить относительное значение поймы по сравнению с основными выбросами CO₂, авторы проводили мониторинг большой области среднего течения реки Обь (зоны, свободной от многолетней мерзлоты) в течение трёх месяцев с весны до лета. Они рассчитали сезонное покрытие водой с использованием дистанционного зондирования, GIS и гидрологических подходов и измерили выбросы CO₂ с помощью плавучих камер. Наблюдалась ярко выраженная сезонность в протяжённости водной площади поймы, при этом вода покрывала >40% суши в течение ∼ 30 дней самого интенсивного весеннего половодья (май – июнь) и впоследствии снижалась до ≤ 10% летом (июль-август). Максимальные выбросы CO₂ были зарегистрированы в большинстве мелководных водоёмов поймы, особенно во временно затапливаемых низинных болотах и берёзовых лесах. Эмиссия CO₂ за исследуемый период составила от 0,2 ± 0,2 до 0,9 ± 0,2 г С м⁻² сут^-1 для поймы и 0,03 ± 0,34 г С м⁻² сут^-1 для основного русла Оби. Эмиссия CO₂ из поймы достигала ∼ 163 ± 20 т С на км для основного русла реки за 95-дневный период исследования. Частичные вклады временных затопленных зон, основного русла и постоянных озёр / второстепенных русел в общие выбросы (площадь 1820 км²) составили 70, 16 и 14% соответственно. В весенний и летний сезоны вклад затопленных зон составил от 43 до 99% от общих выбросов CO₂ с водных поверхностей среднего течения реки Обь. Экстраполяция полученных результатов на всю территорию поймы р. Обь свидетельствует о том, что неучёт пойменных эмиссий может существенно — до порядка — занижать эмиссию СО₂ речными системами Западной Сибири в период открытой воды. Дальнейшие работы на пойме р. Обь в зоне распространения многолетней мерзлоты должны быть приоритетными и позволят адекватно масштабировать эмиссию углерода с этой экологически важной территории.

Ссылка: https :// www . sciencedirect . com / science / article / pii / S 0022169424008643? via %3 Dihub

Криосферные опасности — в данном случае, талые оползни (thaw slumps, TS) и термоэрозионные овраги (thermo-erosion gullies, TEG) — являются типичными явлениями для ландшафтов с преобладанием многолетней мерзлоты. Открытые наборы данных, информирующие об их пространственном, временном и размерном распределении в Арктике, всё ещё редки, в отличие от систематической доступности этой информации для геоморфологических процессов в средних и низких широтах. На сегодняшний день только самый густонаселённый регион Шпицбергена был охвачен инвентаризациями TS и TEG. Авторы распространяют соответствующую информацию на большую часть архипелага, в общей сложности на 8491 полигон, из которых 3679 являются TS, а 4812 — TEG. Они были вручную нанесены на карту с использованием аэрофотоснимков по всему Шпицбергену в 14 крупнейших свободных ото льда регионах. Инвентаризация SvalCryo крайне актуальна, поскольку окружающая среда Арктики претерпевает тревожные изменения в ответ на глобальное потепление. Идея двух инвентаризаций заключается в поддержке геонаучного сообщества в стремлении оценить реакцию окружающей среды на изменение климата, создав базовый уровень для мониторинга изменений и, в конечном итоге, послужив основой для моделей оценки восприимчивости, опасности и риска.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-024-03754-7

Многочисленные аналитические исследования продемонстрировали влияние потери арктического морского льда на Евразию в зимнее время. Однако динамические модели непоследовательно поддерживают наблюдаемую связь Арктика-Евразия. Критические физические процессы, вызывающие расхождения, остаются неясными. Здесь, с помощью численного моделирования, авторы обнаружили, что связь Арктика-Евразия недооценивается, когда модель принудительно работает с заданными концентрациями морского льда. Подавленный турбулентный поток тепла над поверхностью арктического морского льда из-за чрезмерно упрощённых состояний морского льда, вероятно, является важным физическим процессом, приводящим к модельному разбросу. При включении турбулентного потока тепла в модель улучшается теплопередача и воспроизводится связь Арктика-Евразия. Ослабленный сибирский шторм-трек и уменьшенная бароклинность способствуют усилению сибирского антициклона за счёт воздействия вихревой обратной связи. Эти результаты подчёркивают жизненно важную роль турбулентного потока тепла, связанного с потерей морского льда, указывая на настоятельную необходимость в улучшении точности модели для описания процессов, связанных с морским льдом.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01605-2

Атлантическая (Atlantic multidecadal variability, AMV) и Тихоокеанская многодесятилетняя изменчивость (Pacific multidecadal variability, PMV) могут влиять на арктический морской лёд и модулировать его тренд, но в какой степени AMV и PMV это имеет место и какие процессы являются доминирующими, не совсем понятно. Авторы анализируют полученные с помощью модели Community Earth System Model, версия 1, идеализированные и изменяющиеся во времени результаты ансамблевых расчётов Pacemaker, чтобы исследовать эти вопросы. Эти эксперименты показывают, что концентрация морского льда меняется в основном над окраиной Северного Ледовитого океана, в то время как изменения толщины морского льда происходят над всем Северным Ледовитым океаном. Внутренние компоненты AMV и PMV могут усиливать или ослаблять десятилетние темпы потери морского льда над окраиной Северного Ледовитого океана более чем на 50%. Аномальный перенос атмосферной энергии, вызванный AMV или PMV, и нисходящая длинноволновая радиация, связанная с низкими облаками (термодинамические процессы) и движением морского льда (динамические процессы), вносят вклад в формирование температуры воздуха на поверхности Арктики, а также в изменения концентрации и толщины морского льда. Аномальный океанический тепловой поток в основном является откликом, а не причиной изменений морского льда. Динамические процессы вносят вклад в зимние изменения морского льда в Арктике в той же степени, что и термодинамические процессы, но они вносят меньший (больший) вклад в летнюю изменчивость морского льда в Арктике, чем термодинамические процессы над окраинным Северным Ледовитым океаном (частями центрального Северного Ледовитого океана). Потеря морского льда усиливает потоки тепла «воздух-море», что вызывает конвергенцию океанического тепла и нагревает приповерхностный воздух и нижнюю тропосферу, а это, в свою очередь, приводит к большему таянию морского льда.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/17/JCLI-D-23-0520.1.xml

Кампания Cloud-AerosoL InteractionS in the Helmos background TropOsphere (CALISHTO) проводилась осенью 2021 года на станции NCSR Demokritos background high-altitude Helmos Hellenic Atmospheric Aerosol and Climate Change (HAC)² для изучения взаимодействия аэрозолей и облаков. Текущее исследование представляет химическую характеристику нерефракторной аэрозольной фракции PM₁ с использованием во время полёта монитора химического состава аэрозолей (ToF-ACSM). Сравнительный автономный анализ аэрозольных фильтров с помощью аэрозольного масс-спектрометра с высоким разрешением (HR-ToF-AMS) показал согласованные результаты относительно определяемых видов. Распределение источников, применённое к обоим наборам данных (ACSM-ToF и автономного анализа AMS на экстрактах фильтров), дало одинаковые факторы для органического аэрозоля (один первичный и два вторичных фактора). Кроме того, модель положительной матричной факторизации была применена к общей фракции PM₁ с помощью ToF-ACSM (включая как органические, так и неорганические ионы). Было идентифицировано пять различных типов, включая первичный органический фактор, нитрат аммония, сульфат аммония и два вторичных органических аэрозоля, один более окислённый и другой менее окислённый. Преобладающие атмосферные условия на станции, т.е. наличие облаков, влияние выбросов из планетарного пограничного слоя и происхождение воздушных масс, также были включены в исследование. Разделение между условиями планетарного пограничного слоя и свободной тропосферы было сделано путём объединения данных дистанционного зондирования и методов измерения на месте. Типы воздушных масс, прибывающих на место, были сгруппированы как континентальные, морские, пылевые и морские-пылевые на основе данных обратной траектории. Значительная временная изменчивость характеристик аэрозоля наблюдалась на протяжении всей кампании; в сентябре большую часть времени отбирались воздушные массы из планетарного пограничного слоя, что привело к гораздо более высоким концентрациям массы по сравнению с октябрём и ноябрём, когда концентрации были снижены в пять раз. Периоды измерения как в облаке, так и в свободной тропосфере привели к гораздо более низким уровням концентрации, в то время как в условиях планетарного пограничного слоя и свободной тропосферы наблюдался схожий состав. Использованы преимущества недавно разработанной техники «виртуальной фильтрации» для разделения интерстициального и активированного аэрозоля, отобранного из входного отверстия PM₁₀ в облачные периоды. Это позволяет определить химический состав интерстициального аэрозоля в периоды нахождения в облаках. Сульфат аммония, доминирующий фактор положительной матричной факторизации во всех условиях, вносил больший вклад, когда воздушные массы прибывали в (HAC)² во время пылевых событий, в то время как более высокий вклад вторичного органического аэрозоля наблюдался, когда воздушные массы прибывали из континентальной Европы.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/24/8911/2024/

Температура поверхности в полярных регионах зависит не только от локальных воздействий и обратных связей, но также от удалённых связей между полярными регионами и регионами низких широт. В этом исследовании реакции энергетического бюджета в полярных регионах на удалённые изменения температуры поверхности моря анализируются с использованием набора идеализированных экспериментов с температурой поверхности моря. Результаты показывают, что реакции полярного энергетического бюджета на удалённые потепления поверхности моря регулируются изменениями в атмосферном переносе энергии, а радиационные обратные связи также вносят вклад в полярный энергетический бюджет как в верхней части атмосферы, так и на поверхности. Увеличение полюсного переноса атмосферной энергии в полярные регионы приводит к повышению температуры поверхности и воздуха, что инициирует радиационное потепление на поверхности и радиационное охлаждение в верхней части атмосферы. В ответ на потепление поверхности моря в большинстве регионов средних широт увеличивается полюсный перенос атмосферной энергии в полярные регионы в соответствующем полушарии. Потепление поверхности моря над большинством тропических регионов усиливает полярный перенос энергии как в Арктику, так и в Антарктику, за исключением того, что повышение температуры Индийского океана приводит к уменьшению атмосферного переноса энергии в направлении полюса в Арктику из-за различных реакций стационарных волн. Чувствительность арктического энергетического бюджета к изменениям температуры поверхности моря в тропиках, как правило, сильнее, чем антарктического, а атмосферный перенос тепла в направлении полюса определяется сухой статической энергией с меньшим вкладом от переноса скрытого тепла. Полярный энергетический бюджет не чувствителен к изменениям температуры поверхности моря в большинстве субтропических регионов.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-2379/

Крупномасштабные карты трёхмерной структуры растительности важны для понимания гидрологического цикла, климата, потоков углерода и среды обитания. Авторы собрали более семи миллиардов лидарных снимков из исследования динамики глобальной экосистемы (Global Ecosystem Dynamics Investigation, GEDI) для создания готовых к анализу растров с сеткой 36 метрик структуры растительности с тремя пространственными разрешениями (1, 6 и 12 км). Использованы восемь статистик для снимков в каждом пикселе, в частности среднее значение, стандартная ошибка среднего значения с бутстрепом, медиана, стандартное отклонение, межквартильная амплитуда, индекс разнообразия Шеннона и число снимков. Авторы количественно оценили неопределённость среднего значения, случайным образом выбрав 100 подмножеств снимков (т.е. бутстреп) в каждом пикселе. Также была оценена точность нескольких метрик с сеткой, используя данные воздушного лазерного сканирования с высоким пространственным разрешением. Сетчатые метрики, как правило, более точны в средних широтах из-за более высокой плотности снимков и более низкой плотности растительности. Статистика, связанная с центральной или максимальной тенденцией метрики, более точна, чем статистика, связанная с изменчивостью значений метрики в пределах пикселя.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-024-03668-4

В настоящее время существуют данные об арктическом морском ледовом покрове за два десятилетия по всему бассейну, собранные тремя специализированными полярно- орбитальными альтиметрическими миссиями (ICESat, CryoSat-2 и ICESat-2), запущенными NASA и ESA. Авторы рассматривают подходы к восстановлению и обсуждают составную запись толщины арктического льда (2003–2023 гг.) после добавления записей ещё двух лет (2022–2023 гг.) к более ранним записям. Текущая доступность пятилетних оценок глубины снега — по данным лидара (ICESat-2) и радара (CryoSat-2) — выиграла от одновременной работы двух альтиметрических миссий. В целом, драматическая потеря объема (5500 км³) и истончение по всей Арктике (0,6 м), зафиксированные ICESat (2003–2009 гг.), в первую очередь из-за сокращения старого ледового покрова в период с 2003 по 2007 гг., замедлились. В центральной Арктике, вдали от берегов, записи CryoSat-2 и более короткие записи ICESat-2 показывают почти незначительные тенденции с 2007 года, где толщина льда зимой и осенью теперь колеблется около 2 м и 1,3 м, по сравнению с пиком в 3,6 м и 2,7 м в 1980 году. Нарастание объёма льда удвоилось между осенью и зимой, причём быстрорастущий сезонный ледяной покров занимает более половины Северного Ледовитого океана к концу лета. Сезонное поведение льда доминирует над межгодовыми показателями толщины и объёма арктического морского льда.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/16/16/2983

Арктический морской лёд опосредует передачу импульса атмосфера-океан, управляющую циркуляцией в верхних слоях океана. Неясно, как поверхностное напряжение и скорость циркуляции Северного Ледовитого океана реагируют на сокращение морского льда и изменение ветров при глобальном потеплении. Авторы показывают, что современные климатические модели последовательно предсказывают рост будущего (2015–2100 гг.) поверхностного напряжения океана в ответ на увеличение скорости поверхностного ветра, сокращение площади морского льда и более слабый ледовый покров. В то время как скорость ветра больше всего увеличивается осенью (+2,2% за десятилетие), наибольший рост поверхностного напряжения происходит зимой (+5,1% за десятилетие), усиливаясь вследствие уменьшения внутреннего ледового напряжения. Это происходит потому, что по мере уменьшения сплоченности морского льда в условиях потепления климата меньше энергии диссипирует в более слабом ледовом покрове, что приводит к большей передаче импульса в океан. Увеличенный перенос импульса увеличивает скорость поверхностной циркуляции Северного Ледовитого океана (+31–47% к 2100 году), что приводит к повышению кинетической энергии океана и усилению вертикального перемешивания. Возросшее поверхностное напряжение также увеличивает конвергенцию Экмана в круговороте в море Бофорта и содержание пресной воды, влияя на арктические морские экосистемы и нисходящую циркуляцию океана. Последствия прогнозируемых изменений значительны, но различные и упрощённые формулировки моделей переноса импульса атмосфера-лёд-океан вносят значительную неопределённость, подчёркивая необходимость улучшения описания связи в климатических моделях.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-50874-0