Экстремальные лесные пожары оказывают разрушительное воздействие на нескольких фронтах, а связанный с ними углерод способствует сильному нагреву Земли. Вопрос о том, возможно ли и как предсказывать лесные пожары, становится критическим. Авторы обнаружили, что структура «тёплая Арктика-холодная Евразия» (warm Arctic-cold Eurasia, WACE) предыдущей зимы значительно увеличивает число весенних пожаров в Западной Сибири. Зимняя WACE и сопутствующее сокращение снега приводят к сухости и обнажению растительности в Западной Сибири весной, что увеличивает риски пожаров. Построена модель множественной линейной регрессии, успешно предсказывающая весенние пожары в Западной Сибири на один сезон вперёд (коэффициент R² = 0,64). Те же предикторы также хорошо предсказывают соответствующие выбросы углерода при пожарах. Независимые прогнозы для весенних пожаров в 2019 и 2020 гг. очень близки к данным наблюдений, со средней абсолютной процентной ошибкой всего 3,0%. Результаты этого исследования открывают возможность защитить человечество от экстремальных лесных пожаров и прогнозировать резкий рост выбросов углерода.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-53470-4

В этом исследовании представлены метод масштабирования пространственных взаимодействий (spatial interactions downscaling, SPID) и набор климатических данных для оценки адаптации и уязвимости (ClimAVA). SPID использует модели случайного леса для учёта взаимосвязи между пространственными структурами при разрешении глобальной модели циркуляции и значениями пикселей с высоким разрешением. Подводя итог, можно сказать, что модель случайного леса обучается для каждого пикселя с высоким пространственным разрешением эталонных данных в качестве предиктора и девяти пикселей из пространственно перевыбранной (грубой) версии эталонных данных из глобальных моделей циркуляции в качестве предикторов. Затем модели используются для масштабирования данных глобальных моделей циркуляции с поправкой на смещение. Набор данных ClimAVA-SW предлагает прогноз будущего климата с высоким разрешением (4 км) и с поправкой на смещение, полученный из семнадцати глобальных моделей циркуляции CMIP6. Он включает три переменные (ежедневные осадки, минимальная и максимальная температура) для трёх сценариев (SSP245, SSP370, SSP585) по всему юго-западному региону США. Набор данных ClimAVA отличается способностью метода SPID обеспечивать замечательный климатический реализм, высокую физическую правдоподобность изменений и превосходное представление экстремальных событий, сохраняя при этом удобство для пользователя и требуя относительно низких вычислительных ресурсов.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-024-03995-6

Повышение глобального среднего уровня моря является одним из самых недвусмысленных индикаторов изменения климата. За последние три десятилетия спутники обеспечивали непрерывные, точные измерения уровня моря в почти глобальных масштабах. Здесь показано, что с тех пор, как спутники начали наблюдать за высотой поверхности моря в 1993 году и до конца 2023 года, глобальный средний уровень моря поднялся на 111 мм. Кроме того, скорость повышения мирового среднего уровня моря за эти три десятилетия увеличилась с ~2,1 мм/год в 1993 году до ~4,5 мм/год в 2023 году. Если эта тенденция повышения уровня моря сохранится в течение следующих трёх десятилетий, уровень моря повысится ещё на 169 мм во всём мире, что сопоставимо со средними прогнозами уровня моря из Отчёта МГЭИК 2021 года (AR6).

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01761-5

Антропогенное изменение климата сделало лесные пожары более масштабными, жаркими и распространёнными. Джонс и др. (Jones et al.) использовали подход машинного обучения, чтобы раскрыть, «почему» и «где» происходит наблюдаемое увеличение. Авторы определили различные лесные экорегионы, сгруппировали их в 12 глобальных лесных пиромов и описали их различную чувствительность к климату, людям и растительности. Их анализ показывает, как увеличились выбросы углерода от лесных пожаров во экстратропических пиромах, где климат является основным фактором контроля, обогнав выбросы от тропических пиромов, в которых влияние человека наиболее важно. Он также иллюстрирует растущую уязвимость лесов к пожарам в условиях изменения климата. Изменение климата увеличивает вероятность благоприятной для возникновения пожаров погоды в лесах, но тенденции пожаров также зависят от множества других контролирующих факторов, которые трудно распутать. Авторы использовали машинное обучение для систематической группировки лесных экорегионов в 12 глобальных лесных пиромов, каждый из которых демонстрирует различную чувствительность к климатическим, человеческим и растительным факторам. Это разграничение показало, что быстро растущие выбросы от лесных пожаров во внетропических пиромах, связанные с изменением климата, компенсируют снижение выбросов в тропических пиромах в период с 2001 по 2023 гг. Годовые выбросы утроились в одном внетропическом пироме из-за увеличения вероятности благоприятной для возникновения пожаров погоды, усугубленного увеличением лесного покрова и производительности. Это способствовало 60%-ному увеличению выбросов углерода от лесных пожаров из лесных экорегионов во всём мире. Эти результаты подчёркивают растущую уязвимость лесов и запасов углерода в них к пожарным нарушениям в условиях изменения климата.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl5889

Большинство климатических оценок прокси температур поверхности моря страдают от серьёзных ограничений при применении к низким температурам, характерным для арктических сред. Эти ограничения не позволяют сузить рамки неопределённости для некоторых из наиболее чувствительных «точек перелома» климата, способных вызвать быстрое и резкое изменение глобального климата, таких как арктическое/полярное усиление, нарушение атлантической меридиональной термохалинной циркуляции, потеря морского льда и таяние многолетней мерзлоты. Здесь представлен подход к реконструкции температур поверхности моря в глобальном масштабе с использованием парных Mg/Ca - δ¹⁸O_c, зарегистрированных в испытаниях полярных и субполярных планктонных фораминифер Neogloboquadrina pachyderma. Показано, что точность палеоклиматических реконструкций на основе Mg/Ca ставится под угрозу из-за изменений в химии карбонатов морской воды, которые можно успешно количественно оценить и выделить из палеотемпературных реконструкций с использованием мультипрокси-подхода. Применив калибровку к последнему ледниковому максимуму, авторы показали, что морское полярное усиление было недооценено в модельных оценках на величину до 3,0 ± 1,0°C.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-53424-w

Глобальное сжигание биомассы представляет собой значительный источник выбросов углерода, оказывая существенное влияние на глобальный углеродный цикл и изменение климата. Поскольку размер глобальных выбросов углерода становится всё более тревожным, точная количественная оценка выбросов углерода при сжигании биомассы стала ключевой и сложной областью научных исследований. В этой статье представлен всесторонний обзор основных методов мониторинга выбросов углерода при сжигании биомассы, охватывающий подходы как «снизу вверх», так и «сверху вниз». В ней рассматривается текущее состояние и ограничения возможностей этих методов на практике. Метод «снизу вверх» в первую очередь использует модели наземных экосистем, методы инвентаризации выбросов и методы «мощности излучения пожара» (fire radiation power), которые полагаются на интеграцию данных об активности пожара и коэффициентов выбросов для оценки выбросов углерода. Метод «сверху вниз» использует данные атмосферных наблюдений и модели атмосферного химического переноса для инвертирования потоков выбросов углерода. Оба метода продолжают сталкиваться со значительными проблемами, такими как ограниченное разрешение спутника, влияющее на точность данных, неопределённости в коэффициентах выбросов в регионах, где отсутствует наземная проверка, и трудности в оптимизации модели из-за сложности атмосферных процессов. В свете этих соображений в данной статье рассматривается перспективная эволюция технологии мониторинга выбросов углерода при сжигании биомассы с особым акцентом на значимость высокоточных методологий оценки, технологических достижений в области спутникового дистанционного зондирования и оптимизации глобальных кадастров выбросов. Целью данного исследования является предоставление перспективы эволюции мониторинга выбросов углерода при сжигании биомассы, что является ценной точкой отсчёта для соответствующих научных исследований и разработки политики.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/10/1247

Авторы оценивают тенденции в запасах воды над сушей за 1950–2100 гг. в оценках климатических моделей CMIP6 в сравнении с новым глобальным реанализом, полученным путём ассимиляции спутниковых наблюдений GRACE и GRACE-FO в гидрологическую модель. Чтобы учесть различные временные масштабы, выбираются регионы, в которых влияние межгодовой изменчивости относительно невелико, и предполагается, что наблюдаемые тенденции являются репрезентативными для развития на более длительные периоды. Полученные результаты показывают различные смещения в тенденциях высыхания и увлажнения в моделях CMIP6 для нескольких регионов мира. В частности, виден высокий консенсус модельных оценок по высыханию в Амазонке, что не согласуется с наблюдаемым увлажнением. Другие регионы показывают высокий модельный консенсус и наблюдений, предполагающий качественно правильно смоделированные тенденции, например, для Средиземноморья и частей Центральной Африки. Поэтому высокое согласие модели может ложно указывать на надёжную тенденцию в запасах воды, если оно не оценивается в свете наблюдаемых изменений. Это подчёркивает пользу поддержания адекватного наблюдательного потенциала водохранилищ для оценки изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00788-x

Протяжённость арктического морского льда сильно сократилась с начала спутниковых наблюдений в конце 1970-х годов. Хотя известно, что в этом замешаны несколько движущих сил, их соответствующий вклад не полностью понят. Авторы применили метод потока информации Лянга-Климана (Liang-Kleeman information flow method) к пяти различным большим ансамблям из проекта сравнения сопряжённых моделей CMIP6 за период 1970- 2060 гг., чтобы исследовать степень, в которой колебания объёма зимнего морского льда, температуры воздуха и переноса тепла океаном приводят к изменениям в последующей летней протяжённости арктического морского льда. Это позволило им выйти за рамки классического корреляционного анализа. Результаты показывают, что температура воздуха является наиболее важным фактором, контролирующим протяжённость летнего морского льда в межгодовом масштабе времени, и что объём зимнего морского льда и перенос тепла Атлантическим океаном играют второстепенную роль. Если заменить температуру воздуха суммарным коротковолновым и нисходящим длинноволновым излучением, то обнаруживается, что сумма влияний обоих излучений почти аналогична влиянию температуры воздуха, причём длинноволновое излучение доминирует в изменении протяжённости летнего морского льда. Наконец, обнаружено, что влияние температуры воздуха более заметно в периоды значительного сокращения площади морского льда и что это влияние температуры в целом возрастало с 1970 года.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-024-76056-y

Рост летних экстремальных температур является одним из наиболее ощутимых компонентов изменения климата, но возрастают ли они быстрее, чем типичные температуры в масштабах полушария и мира? Здесь показано, что исторические экстремальные температуры росли с той же скоростью, что и медиана с 1959 по 2023 гг., хотя диапазон летних температур расширился из-за более медленного нагревания холодного хвоста. Тенденции экстремальных значений согласуются с тенденциями достигающей поверхности радиации и доли испарения, что указывает на важный контроль земной поверхности над изменениями в распределении температур. Климатические модели согласны с отсутствием исторического усиления жарких дней, но не учитывают растяжение холодного хвоста, что потенциально указывает на неверное представление процессов, контролирующих тенденции в прохладные летние дни.

Летние экстремальные температуры могут оказывать большое влияние на людей и биосферу, а учащение экстремальных температур является одним из наиболее заметных симптомов изменения климата. Было предложено несколько механизмов, которые могли бы предсказать более быстрый рост экстремальных температур, чем в типичные летние дни, но неясно, происходит ли это. Здесь показано, что как в наблюдениях, так и в исторических модельных расчётах в самые жаркие летние дни нагрев происходил с той же скоростью, что и медиана, в глобальном масштабе, в каждом полушарии и в тропиках с 1959 по 2023 гг. Напротив, в самые холодные летние дни нагрев происходил медленнее, чем медиана в среднем по миру, сигнал, который не моделируется ни в одном из 262 расчётов в 28 моделях CMIP6. Наблюдаемое растяжение холодного хвоста указывает на то, что наблюдаемые летние температуры стали более изменчивыми, несмотря на отсутствие усиления жарких дней. Межгодовая изменчивость и тенденция потепления как экстремальных горячих, так и экстремальных холодных значений по сравнению с медианой могут быть объяснены с точки зрения баланса поверхностной энергии на основе изменений суммарной достигающей поверхности радиации и доли испарения. Прогнозируется, что усиление жарких дней в тропиках возникнет в будущем (2024–2099 гг., сценарий SSP3-7.0), в то время как экстремальные температуры в Северном полушарии, как ожидается, продолжат следовать за медианой.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2406143121

Хотя влияние климатических изменений на миграцию привлекло широкое общественное и научное внимание, сравнительные доказательства их влияния на внутреннюю миграцию во всём мире остаются скудными. Авторы использовали данные переписи населения из 72 стран (1960–2016 гг.) для анализа 107 840 миграционных потоков между субнациональными регионами. Было обнаружено, что усиление засухи и засушливости оказывает значительное влияние на внутреннюю миграцию, особенно в гиперзасушливых и засушливых районах Южной Европы, Южной Азии, Африки, Ближнего Востока и Южной Америки. Структуры миграции формируются богатством, сельскохозяйственной зависимостью и урбанизацией как исходных, так и конечных районов, при этом миграционные реакции сильнее в сельских и преимущественно сельскохозяйственных районах. Хотя общее климатическое воздействие на миграцию сильнее в более богатых странах, наблюдается более высокая миграция из более бедных в более богатые регионы внутри стран. Кроме того, возрастные и образовательные группы по-разному реагируют на климатический стресс, подчёркивая различные структуры мобильности подгрупп населения в различных географических контекстах.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-024-02165-1