Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) впервые использовали моделирование на суперкомпьютере CSCS Piz Daint для изучения, как определённые механизмы старения частиц сажи в атмосфере влияют на формирование облаков. Результаты показывают, что влияние озона и серной кислоты на старение сажи изменяет образование облаков и, в конечном итоге, климат.

При сжигании древесины, нефтепродуктов или других органических материалов в атмосферу выделяются частицы сажи, состоящие в основном из углерода. Эта сажа считается вторым по значимости фактором антропогенного воздействия на климат после двуокиси углерода. В атмосфере или в виде отложений на поверхности снега и льда частицы сажи поглощают коротковолновое излучение Солнца и таким образом способствуют глобальному потеплению.

В атмосфере частицы сажи также косвенно влияют на климат, изменяя формирование, развитие и свойства облаков. Группа исследователей под руководством Ульрике Ломанн (Ulrike Lohmann), профессора Института атмосферы и климата ETH Zurich, впервые изучила, как два конкретных типа частиц сажи влияют на облака и, в свою очередь, на климат: с одной стороны, сажевые аэрозоли, старение которых обусловлено озоном, и, с другой, - серной кислотой.

Химический состав сажи меняет образование облаков

«До сих пор считалось, что эти два типа старения сажи мало влияют на образование облаков и климат», - говорит Дэвид Нойбауэр (David Neubauer), программист исследовательской группы Ломанн. Однако результаты моделирования, проведённого сейчас на суперкомпьютере CSCS Piz Daint, рисуют иную картину.

Когда частицы сажи соединяются с озоном или серной кислотой, их физические и химические свойства изменяются, пишут авторы в своём исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature Geoscience. Частицы сажи, состаренные озоном, образуют ядра конденсации в нижних слоях атмосферы, помогающие формированию облаков. Однако в более высоких слоях атмосферы частицы сажи, состаренные серной кислотой, действуют как ядра льда и способствуют формированию перистых облаков.

Команда смоделировала, как по-разному стареющие частицы сажи влияют на формирование облаков и, следовательно, на климат с доиндустриальных времён до будущего. В этих расчётах развитие аэрозольных частиц интерактивно связано с физикой образования облаков. Это сложно и требует больше вычислительного времени, чем обычное моделирование климата.

Исследователи сделали чётко определённые допущения для своих расчётов, описав состояние старения частиц сажи в зависимости от температуры и концентрации озона. Оба фактора оказывают значительное влияние на старение: для быстрого старения сажи под действием озона его концентрация и температура должны быть высокими. Для способности сажи действовать как ледяные ядра при старении в серной кислоте решающую роль играет низкая температура.

Изменение образования облаков приводит к потеплению

Моделирование свойств сажи, подвергшейся озоновому старению, показывает, что когда содержание углекислого газа в атмосфере удваивается по сравнению с доиндустриальной эпохой, образуется меньше низких облаков. Изначально в результате озонового старения сажи образуется значительно больше облачных капель. Однако их высокая концентрация приводит к большему охлаждению верхней части облаков, вызывая подмешивание более сухого воздуха сверху. «Эти облака затем быстрее испаряются, особенно в более тёплом климате», - объясняет Ломанн. «В более тёплом климате смешанный воздух также имеет более низкую относительную влажность». Из-за более быстрого испарения остаётся меньше низколежащих облаков, а более коротковолновое излучение достигает Земли и согревает её.

С другой стороны, частицы сажи, состаренные серной кислотой, вызывают образование большего количества кристаллов льда и делают перистые облака оптически толще, то есть они менее проницаемы для излучения. Они простираются до тропопаузы, расположенной на высоте от 10 до 18 километров, а также дольше задерживаются в более высоких слоях атмосферы. В результате перистые облака поглощают больше длинноволнового теплового излучения, испускаемого Землёй, и позволяют меньшей его части уходить в космос. Эффект потепления перистых облаков усиливается и усугубляет глобальное потепление: когда содержание углекислого газа в атмосфере удваивается по сравнению с доиндустриальными временами, оба типа старения сажи совокупно приводят к увеличению глобального потепления на 0,4–0,5°C. В результате круговорот воды станет ещё больше интенсивным, а глобальное количество осадков ещё больше увеличится, пишут исследователи.

Будущие исследования, включающие учёт аэрозолей от лесных пожаров, авиационных или автомобильных двигателей и сочетающие полевые и лабораторные измерения с моделированием, могут дать ещё более чёткую картину эффекта сажевых аэрозолей. Они также могут помочь в разработке стратегий по сокращению выбросов. «Это принесет пользу не только климату и качеству воздуха, но и здоровью людей», - подчеркивает Нойбауэр.

Ссылка: https://phys.org/news/2020-10-soot-particles-global-previously-assumed.html

На фото видны более холодные воды Тихого океана, которые свойственны Ла-Нинье, NASA

В южной части Тихого океана зарождается природный феномен Ла-Нинья, обещающий стать самым мощным за последние 10 лет, сообщили в штаб-квартире Всемирной метеорологической организации в Женеве.

Пик явления придется на первый квартал 2021 года. Синоптики оценивают его в диапазоне "от умеренного до сильного".

Ла-Нинья влияет на погоду во всем мире.

Что такое Ла-Нинья?

Ла-Нинья ("Малышка") регулярно возникает в южной части Тихого океана, когда стабильный восточный ветер гонит теплую воду от берегов Перу и Чили в сторону Индонезии и Австралии. В результате на поверхность поднимается холодная вода из морских глубин, и в регионе наступает похолодание.

Обратное явление, когда температура воды и воздуха у побережья Южной Америки повышается, зовется Эль-Ниньо ("Малыш").

Чередование Эль-Ниньо и Ла-Ниньи называется Южной осцилляцией.

Феномен впервые подробно описал британский ученый Гилберт Уокер в 1923 году, однако местные рыбаки обратили на него внимание гораздо раньше. Ла-Нинья не имела для них практического значения, но потепление воды при Эль-Ниньо плохо влияло на уловы.

Явление нередко совпадает по времени с Рождеством, а "Эль-Ниньо" в испаноговорящих странах называют младенца Христа, отсюда и возник термин.

Что это значит для нас?

Ла-Нинья понижает средние температуры во всем мире.

Ее характерные последствия - прохладная и влажная зима на севере Европы и в Британии, дождливое лето в Индонезии и Австралии, сильные муссоны (ветры, дующие с суши на океан) в Юго-Восточной Азии, холода в Южной части Африки.

Зима на российском Дальнем Востоке, в Японии, Корее, Канаде и на севере США обещает быть снежной и ветреной. В Техасе, Флориде и других южных штатах будет, наоборот, очень сухо.

Еще один эффект Ла-Ниньи - сокращение силы вертикальных воздушных потоков над центральной Атлантикой, что способствует формированию тропических ураганов. С начала 2020 года их было необычно много, целых 17, а в следующем году может возникнуть даже больше.

Последний раз сильная Ла-Нинья имела место в 2010-2011 годах.

Ла-Нинья и глобальное потепление

2020 год и предшествовавшие ему пять лет выдались одними из самых жарких на Земле за всю историю наблюдений.

"В принципе Ла-Нинья понижает глобальную температуру, но в этот раз эффект от нее, вероятно, будет перекрыт нагревом атмосферы из-за парниковых газов", - считает генеральный секретарь Всемирной метеорологической организации Петтери Таалас.

"Последнее время годы с сильной Ла-Ниньей бывают теплее, чем в прошлом годы с сильным Эль-Ниньо", - говорит он.

Ссыдка: https://www.bbc.com/russian/features-54738524

• Новое исследование показывает, что уровень мирового океана может подняться примерно на 2,5 метра из-за частичного уменьшения антарктического ледяного щита в период после 2100 года.
• Важно отметить, что новое исследование утверждает: будет трудно обратить вспять потерю льда в Антарктиде после того, как в мире произойдёт потепление на 2 градуса Цельсия сверх доиндустриального уровня, что, вероятно, случится в этом столетии.
• Исследование предполагает, что в дополнение к длительному частичному обрушению ледяного покрова при потеплении на 2 градуса Цельсия, повышение на 6-9 градусов по Цельсию вызовет потерю более 70% современного объёма ледяного покрова. При потеплении более чем на 10 градусов по Цельсию Антарктида станет «практически свободной ото льда».
• Однако точно предсказать, когда и как Антарктический ледяной щит отреагирует на изменения температуры в этом столетии - и какая его часть может растаять в течение следующих 80 лет - оказалось трудным и является предметом постоянных исследований.

Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Nature, таяние антарктического ледяного щита идёт полным ходом, и обратить его будет практически невозможно, даже если будут достигнуты глобальные цели по сокращению выбросов парниковых газов.

Исследование, направленное на раскрытие сложностей в антарктической ледовой системе, обнаруживает, что частичное, но значительное таяние ледяного покрова южного полярного региона повысит глобальный уровень моря примерно на 2,5 метра в течение периода после 2100 года. Важно отметить, что этим изменениям будет трудно противодействовать, даже если температура упадёт после того, как станет на 2 градуса Цельсия выше доиндустриального уровня.

В частности, согласно исследованию, «Западно-Антарктический ледяной щит не вырастет до нынешних размеров, пока температура не станет по крайней мере на один градус Цельсия ниже доиндустриальных уровней». Поскольку выбросы углерода ежегодно растут, такого улучшения в ближайшее время не ожидается.

В дискуссиях об изменении климата Антарктида долгое время была «слоном в комнате» (очевидностью, на которую никто не обращает внимания). Большая часть внимания была сосредоточена на Арктике и её гренландском ледниковом щите, потому что северный регион нагревается вдвое быстрее остального мира. В отличие от арктического морского льда, который быстро реагирует на изменения в энергетическом балансе планеты и на выбросы парниковых газов, Антарктика реагирует гораздо медленнее, и, поскольку она находится очень далеко, занимает в общественном сознании меньшее место. В течение многих десятилетий учёные не верили, что люди вообще могут серьёзно повлиять на ледяную шапку Антарктики. Но более поздние исследования показывают, что это не только возможно, но и уже происходит. Фактически, ледяной щит теряет массу с растущей скоростью.

«Многие модели потери льда в Антарктике пригодны для более коротких временных масштабов - прогнозов на 100 или 200 лет», - говорит Торстен Альбрехт (Torsten Albrecht), соавтор исследования и научный сотрудник Потсдамского института исследований воздействия на климат. «Мы обучили нашу модель в палеовременных масштабах… чтобы понять определённые события в прошлом, которые многое говорят нам о будущем».

Исследовательская группа обнаружила, что помимо длительного частичного обрушения при потеплении на 2 градуса Цельсия, повышение температуры на 6–9 градусов Цельсия вызовет потерю более 70% нынешнего объёма льда ледяного щита. При потеплении более чем на 10 градусов по Цельсию Антарктида станет «практически свободной ото льда».

Хотя такие изменения на крайнем конце спектра будут разворачиваться в течение нескольких столетий, меры по борьбе с катастрофической потерей льда и последующим повышением уровня моря необходимы сейчас, говорят учёные. «Это огромная масса льда толщиной почти пять километров», - отмечает Альбрехт. «Мы собираемся сдвинуть её с места только за счёт наших выбросов. И как только вы начнете её перемещать, она будет двигаться веками».

Это связано с тем, что потеря льда в Антарктиде вызвана несколькими механизмами самоусиливающейся обратной связи. Например, по мере таяния ледяного щита высота его ледяных гор над уровнем моря уменьшается, а оставшийся лёд подвергается воздействию более высоких температур на более низких атмосферных уровнях, вызывая большее таяние и ускоряя потери.

Кроме того, части ледникового покрова, которые лежат на скальных породах ниже уровня моря, многие из которых находятся в Западной Антарктиде и значительных областях Восточной Антарктиды, особенно подвержены значительному таянию снизу из-за умеренного повышения температуры океана. Таяние в этих регионах может повлиять на общую стабильность ледяного щита, что может привести к его более быстрому обрушению.

4 ноября Соединённые Штаты, один из ведущих мировых производителей парниковых газов, официально выйдут из Парижского соглашения по климату. Но даже если все оставшиеся страны мира достигнут своих целей, согласно Парижскому соглашению (что в настоящее время кажется маловероятным), уровень моря всё равно поднимется на несколько метров в ближайшие столетия. «Даже если будущие поколения найдут технологии для удаления парниковых газов из атмосферы, им всё равно потребуется изъять ещё больше CO2 и метана из атмосферы, чем было до доиндустриальных времен, чтобы нарастить антарктический ледяной покров до того состояния, которое мы имеем. сегодня», - говорит Альбрехт.

По словам Теда Скамбоса (Ted Scambos), не связанного с исследованием старшего научного сотрудника Национального центра данных по снегу и льду, оценка того, что потребуется для восстановления Антарктического ледяного щита, - то, что является новинкой в ​​этом исследовании. Но, по его мнению, возвращение к более прохладному, «нормальному» климату в будущем кажется маловероятным. «Возвращаться назад будет слишком дорого, - говорит Скамбос. - но к концу этого столетия мы адаптируемся к новой норме, и просто постараемся сохранить её или замедлить темпы изменений».

В настоящее время вклад Антарктиды в повышение уровня моря невелик по сравнению с другими источниками. Например, 30% повышения уровня моря произошло из-за таяния ледников Аляски в ХХ веке. Но антарктический ледяной щит имеет достаточную массу, чтобы способствовать повышению уровня моря на 58 метров, если бы он полностью растаял, - этого достаточно, чтобы затопить тысячи городов по всему миру в отдалённом будущем.

Точно предсказать, когда и как ледяной щит отреагирует на изменения температуры в этом столетии, оказалось непросто. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Climate Dynamics, показало, что модели в прошлом не учитывали потенциальные воздействия внутренней изменчивости климата, такие как годовые колебания климата. Если учесть такую ​​изменчивость, к 2100 году возможно повышение уровня моря на 7–11 сантиметров.

«Одно это повышение сопоставимо с увеличением уровня моря, которое мы наблюдали за последние несколько десятилетий», - сказал в пресс-релизе соавтор Крис Форест (Chris Forest), профессор динамики климата в Университете штата Пенсильвания. «Каждая последняя деталь усиливает штормовой нагон, который мы ожидаем увидеть во время ураганов и других суровых погодных явлений, и результаты могут быть разрушительными».

Ссылка: https://news.mongabay.com/2020/10/antarctic-ice-sheet-is-primed-to-pass-irreversible-climate-thresholds-researchers/

Некоторые крупномасштабные элементы криосферы, такие как летний морской лёд Арктики, горные ледники, ледяной щит Гренландии и Западной Антарктики, существенно изменились за последнее столетие из-за антропогенного глобального потепления. Однако влияние их возможного разрушения в будущем на среднюю глобальную температуру и климатические обратные связи ещё не было всесторонне оценено. Авторы количественно оценили этот отклик, используя модель земной системы средней сложности. По их оценкам, среднее дополнительное глобальное потепление при концентрации CO₂ 400 ppm составит 0,43°C (межквартильный диапазон: 0,39–0,46°C). Большая часть этого отклика (55%) вызвана изменениями альбедо, но водяной пар (30%) и облачная обратная связь (15%) также вносят значительный вклад. В то время как разрушение ледяных щитов будет происходить в масштабе от столетия до тысячелетия, Арктика может освобождаться ото льда на летний период летом уже в XXI веке. Представленные результаты предполагают дополнительное увеличение средней глобальной температуры ​​на средне- и долговременных масштабах.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-020-18934-3

«Огромное количество замороженного метана», сконцентрированного на дне моря Лаптевых начинает выделяться в атмосферу в русской Арктике. Об этом в сенсационном тоне заявила в среду газета TheGuardian со ссылкой на команду международной научной экспедиции, которая работает сейчас на судне «Академик Келдыш» в Северном Ледовитом океане. Этот «спящий гигант», который начинает просыпаться, «грозит серьезно повлиять на ускорение глобального потепления».

Несмотря на то, что экспедиция проходит под научным руководством дальневосточного океанолога Игоря Семилетова, в Российской академии наук громкие заявления, мягко говоря, не подтверждают. Мало того, по мнению целого ряда специалистов, ничем особо не подтвержденные данные тянут на лженауку. В проблеме разбиралась корреспондент «МК».

Для того, чтобы понимать, что на самом деле происходит в Арктике, давайте вернемся в март 2020 года на президиум Российской академии наук, где Игорь Семилетов обосновывал необходимость снаряжения ряда экспедиций в Северный Ледовитый океан, ссылаясь на таящуюся там «метановую бомбу», которая если «рванет», ускорит глобальное потепление. Ведущие океанологи России, такие как Михаил Флинт, Роберт Нигматулин, климатолог Игорь Мохов привели тогда веские контраргументы.

Но отбыв в очередную запланированную заранее экспедицию, которая, к слову, финансируется не только российским министерством науки, но еще и Европейским союзом, международная группа исследователей российского дна, видимо, не могла обойтись без новой «сенсации».

Шведский ученый Орджан Густафссон из Стокгольмского университета, разговаривая с корреспондентом TheGuardian по спутниковому телефону с судна, сообщил о серьезном «нарушении системы гидрата метана на восточно-сибирском склоне, и о том, что этот процесс, похоже, уже не остановить».

Новый источник нашли на этот раз в море Лаптевых. «Высокие уровни мощного парникового газа были обнаружены на глубине до 350 метров в море Лаптевых недалеко от России», - сообщает издание. Тут же британский журналист добавляет свой вывод о «запуске новой петли обратной связи с климатом», который неумолимо теплеет и виной тому, конечно же, является человек: «Наиболее вероятная причина нестабильности в Арктике - вторжение теплых атлантических течений в ее восточную часть. Эта «атлантификация» вызвана нарушением климата, вызванным деятельностью человека».

– Даже не сомневался, что эта команда сообщит о «страшной новой сенсации», - говорит с заметной иронией научный руководитель Направления экологии морей и океанов Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН Михаил Флинт. - Они же за это деньги получают, поэтому без «сенсаций» про «метановую бомбу» нельзя.

По словам Михаила Флинта, газовые гидраты не могут «таять» в Арктике с такой скоростью, о которой свидетельствуют выводы международной группы ученых, которые сейчас находятся в море Лаптевых.

- Наши экспедиции на том же «Академике Келдыше» прошли по тем арктическим районам, где сегодня работают любители сенсаций, без малого 100 тысяч километров. Это как два раза обогнуть Землю по экватору, - говорит Флинт. - В нашей команде были опытнейшие специалисты по парниковым газам из Института физики атмосферы РАН, которые современными методами измеряли концентрацию парниковых газов, включая метан в приводной атмосфере. Никто и никогда не видел таких «ужасных» концентраций, о которых говорил Семилетов. Есть, кроме того, спутниковые исследования, которые измеряют косвенное содержание метана в атмосфере. Так вот, Арктика по этим данным, дает всего 3 процента эмиссии (выброса) метана в атмосферу. По данным же наших оппонентов — более 50%...

- На какие расчеты они ссылаются?

- Очень сложно они излагают свои расчеты в статьях. К примеру, берется величина точечной концентрации метана над очень ограниченным источником – она составляет 2,25 ppm (частей на миллион). Это совсем немного, но, все же выше, чем в среднем в морской Арктике. Так вот эта концентрация экстраполируется на большую акваторию. Хотя на арктическом шельфе и склоне источник метана — явление точечное (об этом говорят и измерения, и распространение специфической донной фауны), а потому экстраполировать полученные оценки на большую акваторию не правильно. Я как-то взялся, отложив все важные дела, и пересчитал по предложенным ими данным, степень эмиссии (выброса) метана в атмосферу. Получилось, что маленький кусочек в Арктике — Восточно-Сибирское море и море Лаптевых - дает эмиссию 50 % (!) метана в атмосфере. Вы понимаете, насколько это неверно! Это долгоживущий газ – представляете, что бы случилось с атмосферой Земли со времен «открытия метановой бомбы» несколько лет назад. Но у них прямо такие данные не приводятся - все представлено в разных единицах измерений, без координат. Зато выводы делаются громкие - «метановая бомба» в российской Арктике!

– Второй вопрос — по поводу газгидратов. Могут ли они таять при повышении температуры воздуха?

Не могут. Это очень простая физика, которая заключается в устойчивой двуслойности – плотностной расслоенности водной толщи в Арктике, при которой климатический сигнал (в нашем случае - нагревание) никогда и практически нигде, кроме узко прибрежных районов, не достигает дна.

- Отчего же все-таки поднимается метан на поверхность?

– Сомнительно, что метан достигает атмосферы над глубинами склона в 300 – 400 метров. В других местах Океана этого не происходит, он успевает раствориться в воде. На арктическом шельфе основной причиной мы считаем существование разломов, через которые может просачиваться эндогенный метан. А может и поступать эндогенное тепло, которое провоцирует, еще раз повторюсь, точечный эффект.

– Зачем надо было бы фальсифицировать данные по газгидратам в Арктике?

– Тут может быть несколько важных причин. Во-первых, деньги, нет сенсации – нет денег. Так, к сожалению, устроена современная наука. Во-вторых, оправдание международных исследовательских экспедиций, которые открывают легкий путь для ученых из стран НАТО к получению информации о стратегических районах Российской Арктики, в частности, к информации о «среде обитания подводных лодок», истинных запасах углеводородов на нашем шельфе, информации, которую несет сток сибирских рек, дренирующих более 60% площади Сибири. В третьих, в общественном мнении может формироваться препятствование развитию русской Арктики, а именно Северного морского пути, о котором в последнее время громко говорят наши лидеры, и активной добыче на нашем шельфе полезных ископаемых. Вы послали бы свои торговые транспортные суда через районы, где есть угроза «метановой бомбы»? Я бы нет.

Ссылка: https://www.mk.ru/science/2020/10/28/uchenye-prokommentirovali-sushhestvovanie-metanovoy-bomby-v-rossiyskoy-arktike.html

Чувствительность климата Земли, определяемая как повышение температуры при удвоении парциального давления двуокиси углерода (p_CO2), и механизмы, ответственные за усиление потепления в высоких широтах, остаются спорными. Последний палеоцен / самый ранний эоцен (57–55 миллионов лет назад) - это время, когда концентрация CO₂ в атмосфере достигала пика между 1400 и 4000 ppm, что позволяет оценить реакцию климата на высокое p_CO2. Авторы представляют реконструкцию континентальных температур и состава изотопов кислорода в осадках (отражающих удельную влажность) на основе слипчивого и изотопного анализа почвенных сидеритов. Авторы показывают, что среднегодовые континентальные температуры достигали 41°C в экваториальных тропиках, а летние температуры - +23°C в Арктике. Изотопный состав кислорода в атмосферных осадках свидетельствует, что по сравнению с сегодняшним днём ​​жаркий климат Последнего палеоцена / самого раннего эоцена характеризовался увеличением удельной влажности и среднего времени жизни атмосферной влаги, а также уменьшением градиента удельной влажности от субтропиков к полюсам. Глобальное увеличение удельной влажности отражает тот факт, что содержание водяного пара в атмосфере более чувствительно к изменениям p_CO2, чем испарение и осадки, что приводит к увеличению времени жизни влаги в атмосфере. Данные о почвенном сидерите из других суперпарниковых периодов подтверждают наличие взаимосвязи между пространственными структурами удельной влажности и тепла, давая новый способ оценки чувствительности климата Земли.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-020-00648-2

Поскольку мировые экономики стремятся использовать новые разработки в области возобновляемых источников энергии для решения проблемы изменения климата и оживления экономики после COVID-19, избегание зацикливания на целевых показателях при принятии решений обеспечит положительные социальные и экологические результаты.

Развитие возобновляемых источников энергии необходимо для решения проблемы изменения климата. Из-за растущего признания глобального потепления как неотложного кризиса многие юрисдикции по всему миру приняли цели в области возобновляемых источников энергии (ВИЭ), определяющие даты, к которым должны быть получены пороговые проценты от общего объёма энергии из возобновляемых источников. Смысл этих целей состоит в том, чтобы ускорить распространение ВИЭ и тем самым своевременно решить проблему изменения климата. Мало кто будет спорить с этим намерением. Сложность возникает из-за того, что для достижения этих целей требуется преобразование существующих энергетических систем с беспрецедентными скоростью и масштабом в истории человечества. Это создает многочисленные технические и логистические проблемы и осложняется тем фактом, что будущая энергетическая инфраструктура, которую мы строим, и способ, которым мы её строим, могут иметь значительные последствия - как хорошие, так и плохие - для всех аспектов человеческого общества и окружающей среды. Для обобщения выгод и издержек быстрого расширения использования возобновляемых источников энергии могут потребоваться более детализированные структуры, чем ВИЭ, с осознанием того, что, несмотря на важность изменения климата, мир сталкивается с рядом глобальных проблем, требующих решения.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-020-00939-x

Равновесная чувствительность климата Земли определяется как повышение средней глобальной приземной температуры воздуха, которое следует за удвоением концентрации углекислого газа в атмосфере. На протяжении десятилетий глобальные климатические модели предсказывали, что это повышение составляет примерно от 2 до 4,5°C. Однако большая часть моделей, участвующих в 6-м проекте взаимного сравнения связанных моделей (CMIP6), предсказывает значения, превышающие 5°C. Возникшую разницу приписывают радиационным эффектам облаков, которые лучше описываются в этих моделях, но лежащий в основе физический механизм и, следовательно, насколько реалистичны такие высокие значения чувствительности климата, остаётся неясным. Авторы проанализировали детали моделирования и обнаружили, что по мере потепления климата постепенно уменьшается содержание ледяных частиц в облаках по сравнению с жидкими, что приводит к увеличению отражательной способности и отрицательной обратной связи, сдерживающей потепление климата, в частности, над Южным океаном. Однако, когда облака преимущественно жидкие, эта отрицательная обратная связь исчезает. В этом случае преобладают другие механизмы с положительными облачными обратными связями, ведущие к переходу в состояние климата с высокой чувствительностью. Хотя точное время и величина перехода могут зависеть от особенностей конкретной модели, результаты показывают, что зависимость состояния климата от обратных связей в фазовых переходах в облаках является решающим фактором в эволюции чувствительности климата Земли к потеплению.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-020-00649-1

Сезон таяния морского льда в Арктике обычно длится с марта по сентябрь. Достигнув минимальной протяжённости в сентябре, площадь морского льда снова начинает расти в октябре. Но в этом году рост намного медленнее, чем в прошлом году, а в некоторых местах роста почти нет. Как возникла эта необычная ситуация и может ли она что-то означать для погоды зимой 2020/2021?

РОСТ АРКТИЧЕСКОГО ЛЬДА

Сезонный цикл арктического морского льда можно видеть на рисунке ниже, полученном с помощью системы Arctic-ROOS. Он показывает изменение площади морского льда в Арктике за год. Сезон таяния обычно начинается в марте, после достижения максимальной площади льда, и продолжается до сентября. На графике показаны данные за последние несколько лет, из которых видно, что протяжённость арктического льда в 2020 году была второй по величине, уступая только 2012 году, по-прежнему являющемуся рекордным с самой низкой протяжённостью льда с момента начала измерений.

Но сравнивая 2012 и 2020 гг., можно видеть, что в этом году также устанавливается новый рекорд, поскольку арктический морской лёд не восстанавливается, как ожидалось. Морской лёд снова замерзает, но гораздо медленнее, чем обычно, а это означает существенную задержку на некоторых участках.

Это становится ещё более очевидным при сравнении всех лет, прошедших с момента начала активных спутниковых наблюдений в 1979 году. В этом году наблюдалась вторая по величине малая протяжённость морского льда в Арктике за всю историю наблюдений. Но из-за необычно низкого роста льда в октябре нынешняя протяжённость льда сейчас самая низкая, какая была в любом октябре в течение периода наблюдений.

Сопоставление сроков минимальной протяжённости льда за последние 17 лет также показывает, что минимум 2020 года является вторым по величине, уступая только большому минимуму 2012 года.

Сравнивая годы по текущей дате, мы получаем самые низкие показатели для этого времени года. Это также очевидно из второй картинки, на которой показана аномалия морского льда в сравнении с долгосрочным средним значением. На ней показано, что аномалия протяжённости льда в 2020 году (красная область) продолжает увеличиваться, тогда как в предыдущие годы (белые линии) она уже начала уменьшаться к этому моменту.

На рисунке, представленном Национальным центром данных по снегу и льду (NSIDC) ниже, оранжевыми линиями показаны текущая сплочённость льда и средняя / нормальная долгосрочная протяжённость. Эти оранжевые линии показывают, как далеко должен простираться морской лёд в данный момент времени, демонстрируя его огромный дефицит.

Очевидно, что начавшийся с середины сентября рост был медленным и не ускорялся со временем, о чем свидетельствует недавний дневной темп роста на рисунке ниже. На данный момент дневной рост должен медленно увеличиваться с течением времени, но дневная зона роста не увеличивается, а, скорее, даже уменьшается с течением времени. На втором рисунке показан рост в октябре по сравнению с предыдущими годами, где в 2020 году имеет место сильная задержка.

Картинки ниже показывают текущую протяжённость и толщину морского льда. Толщина показывает большую площадь, чем концентрация. Так получается потому, что концентрация учитывает только морской лёд с концентрацией выше 15%. Все, что ниже этого уровня, предполагает, что лёд слишком треснутый и недостаточно плотный.

Таким образом, картинка толщины морского льда показывает, что по краям имеется более тонкий несжатый лед, концентрация которого ниже 15%-ного порога. Обычно это нормально, потому что новый морской лёд только начинает формироваться по краям, и требуется время, чтобы он стал более плотным. Но в этом году лёд не уплотняется так быстро Что стоит за этим необычным событием?

БОЛЬШОЙ АРКТИЧЕСКИЙ ОКЕАН

Арктический регион фактически полностью представляет собой океан и не имеет крупномасштабной суши. Это самый маленький и мелководный из пяти основных океанов мира, а также самый холодный. Это также единственный океан, который по площади меньше самой большой страны в мире - России.

На изображении ниже показан Северный Ледовитый океан, как он выглядел бы без воды, обнажая очень сложный подводный ландшафт. Чтобы понять нынешние необычные аномалии морского льда, нужно понять океан, в котором плавает весь лёд. В частности, необходимо понять состояние океана в его восточной части, в морях Карском, Восточно-Сибирском море и Лаптевых. На изображении ниже показаны эти регионы в Северном Ледовитом океане на стороне, противоположной Гренландии. График взят из одного из последних исследований Северного Ледовитого океана.

Изображение ниже, вероятно, является наиболее важным, поскольку оно показывает аномалию температуры поверхности океана: температура океана в настоящее время значительно выше нормы вокруг всего арктического ледникового щита. Аномалии более 2–3 градусов по Цельсию можно найти во всех трёх критических регионах океана, о которых упомянуто выше.

По сравнению с прошлым годом, в этом году на атлантической стороне действительно холоднее, а в восточной части Северного Ледовитого океана, очевидно, намного теплее.

Также глядя на необработанные значения температуры, можно видеть, что в восточной части Северного Ледовитого океана температура поверхности действительно положительная, что означает низкий или нулевой шанс замерзания воды в этой области. В нормальных условиях почти весь Северный Ледовитый океан к концу октября должен иметь температуру замерзания - 0°C (черный цвет) или ниже.

При сравнении текущей сплочённости и толщины льда с наименьшей протяжённостью льда в середине сентября обнаруживается её рост по краям. Но в зоне Сибири наблюдается уменьшенные концентрация и толщина льда (красные цвета). В настоящее время температура океана и воздуха ещё недостаточна, чтобы сделать возможным быстрое повторное замерзание в этой зоне.

Но температура не является единственным фактором. Солёность океана также играет большую роль в образовании льда. Чем солёнее вода, тем холоднее она должна быть для образования льда. Вспомните о соли, которую используют на дорогах, чтобы предотвратить скопление льда.

На изображении ниже показана солёность Северного Ледовитого океана, где можно видеть более пресную воду в голубых тонах и более солёные воды в коричневатых. Перенос более солёной воды очевиден из Северной Атлантики в Северный Ледовитый океан, особенно в восточные его части. Интересно, наличие тёмных цветов вокруг прибрежных районов, где очень пресная вода. Это сток пресной воды из сибирских рек.

МОРСКОЙ ЛЁД ПО РЕГИОНАМ

Во многих регионах протяжённость льда начала подниматься с самой низкой точки в середине сентября. Но восточная часть Северного Ледовитого океана необычно тёплая и препятствует расширению припая.

На картинке ниже показана протяжённость морского льда в различных регионах Арктики. Хотя в некоторых регионах обычно ледостав начинается позже, есть три региона, которые выделяются, поскольку в них он должен быть намного интенсивнее, чем сейчас - район морей Восточно-Сибирского, Карского и Лаптевых. Это регионы, где также наблюдаются самые большие температурные аномалии.

В сибирском арктическом регионе площадь льда, необычно низкая для этого времени года, составляет всего несколько процентов от нормальной площади морского льда, ожидаемой на эту дату.

И, конечно же, море Лаптевых, лёд в котором уже довольно давно находится на рекордно низких уровнях. В отличие от 2020 г. в предыдущее десятилетие море Лаптевых к этому времени года полностью замерзало.

Но что вызывает эту необычную ситуацию в восточной части Северного Ледовитого океана? Мы видели аномалии температуры и солёности океана. Но что привело Северный Ледовитый океан в такое состояние? Частично ответ кроется в атмосфере.

ОТ ОКЕАНА К АТМОСФЕРЕ

Прежде всего - атмосферная температура. За период с января по сентябрь горячая точка возникла прямо над Сибирью и восточной частью Северного Ледовитого океана. Имеется большая область температур на 4-5°C выше долгосрочных средних значений - волнах тепла в Арктике, продолжающихся с весны.

Более пристальный взгляд на период с августа по сентябрь показывает ещё более сильную горячую точку, которая теперь расширилась дальше в Северный Ледовитый океан, поскольку морской лёд таял, и более открытая вода подвергалась воздействию более тёплой погоды.

Причиной этой аномалии была очень специфическая картина давления. Анализ октябрьских данных показывает, что область высокого давления преобладает в Арктическом регионе, в то время как можно видеть область низкого давления над Сибирью.

Такой «узор» создаёт уникальный трансполярный воздушный поток над восточной частью Северного Ледовитого океана. На картинке ниже показан средний поток ветра на малых высотах в октябре на данный момент. Можно видеть воздушный транспорт через Арктику, поскольку более тёплый воздух поступает в Арктику с одной стороны, а более прохладный воздух удаляется наружу с другой.

Пока что, глядя на температурные аномалии в октябре, можно увидеть массивную аномалию тепла в сибирской Арктике. Именно здесь более тёплый воздух поступал в регион, вытесняя более холодный воздух в Западную Сибирь.

В частности, за последние 10 дней в Сибирском Северном Ледовитом океане наблюдались аномалии, превышающие 15°C. Это, вместе с более тёплыми водами океана, до сих пор было большим тормозящим фактором роста льда в октябре.

Прогноз не выглядит лучше. Теперь картина давления фактически изменилась, и давление над Арктикой снизилось. Но это изменит направление воздушного потока, просто принесёт более тёплый воздух из другого источника. На первой картинке показаны аномалии давления в следующие выходные, а на второй - направления ветра и аномалии температуры, демонстрирующие крупномасштабный перенос более тёплого воздуха в сибирскую Арктику.

Но, конечно, это не означает, что в октябре в Арктике будут температуры порядка +20°C. Например, нормальная температура для сибирского региона должна быть около -15°C. Если температура окажется от 0 до -2°C, это всё равно на 13-15°C выше долгосрочного среднего значения.

Это то, что видно на последнем температурной картинке выше. Но всё же такие аномалии означают, что в Арктике не так холодно, как должно быть в данный момент времени, и это создаёт сдерживающие условия для роста льда.

На картинках ниже показаны прогнозируемые изменения протяжённости и толщины морского льда за девять дней. Можно видеть расширение площади морского льда в направлении Сибири, но сибирская Арктика и море Лаптевых всё ещё свободны ото льда.

Прогноз модели CFSv2 на ноябрь 2020 года показывает медленное расширение площади морского льда с его необычно низкой сплочённостью (красные цвета) в направлении Сибири.

МОРСКОЙ ЛЁД И ЗИМА 2020/2021

Всегда ведётся много споров о том, как отсутствие морского льда влияет на изменение погоды. Было проведено множество исследований, и все они указывают на то, что существует взаимозависимость между дефицитом морского льда и струйными течениями (из-за наличия обратной связи).

Струйное течение - это большой и мощный поток воздуха (ветра) на высоте около 8-11 км, который течёт с запада на восток, огибая всё полушарие и влияя на системы давления, их силу и, таким образом, формируя погоду на поверхности.

Идеальный струйный поток кружит вокруг земного шара, как видно на картинке ниже. Движение с запада на восток называется зональным потоком, а движение с севера на юг - меридиональным.

Секрет струйного течения в том, что оно подпитывается разницей температур между холодной Арктикой и более тёплыми южными / тропическими регионами. Если в Арктике потеплеет, разница температур вдоль меридиана уменьшится, и струйное течение может потерять свою силу.

Ниже приведён пример прогноза струйного течения. Красно-фиолетовые области показывают более сильную скорость ветра на уровне 250 мб (~ 10,5 км). Самое сильное струйное течение расположено над северной частью Тихого океана, простираясь прямо над Северной Америкой, где продолжается мощная волна холодного воздуха.

Струйное течение направлено на континентальную часть США, разгрузив арктическую воздушную массу над большей частью страны. Можно видеть, что струйный поток не является строго зональным (западно-восточным), но довольно волнистым, и даже меридиональным (северно-южным), особенно над Северной Америкой и Европой.

Общее значение таяния морского льда заключается в том, что оно увеличивает площадь открытых вод. Открытая вода, свободная ото льда, может нагреваться на солнце, и её температура будет постоянно превышать нормальные. Это то, что имеет место в 2020 году. Это означает, что температуры в Арктике становятся более высокими, что потенциально снижает разницу температур между северным и южным регионами и в целом ослабляет струйный поток.

Если струйный поток ослаблен, он может быть легко нарушен и может отчасти изменить своё течение с западно-восточного на северно-южное. Это может вызвать более изменчивую погоду и экстремальные явления, поскольку более холодный воздух может более свободно опускаться с севера вниз, а более тёплый – подниматься с юга вверх.

На базе некоторых прошлых данных, построены два графика. На первом показана сплочённость арктического морского льда за период сентябрь-октябрь за 70 лет. Наблюдается довольно значительное снижение сплочённости льда с середины 1990-х годов.

На втором графике показан меридиональный поток (север-юг) в струйном потоке в осенний период (сентябрь-октябрь-ноябрь). Здесь также можно наблюдать, что с середины 1990-х годов в циркуляции струйного потока обнаруживается больше меридиональных потоков с севера на юг.

Это можно рассматривать как доказательство того, что струйный поток становится слабее или более волнистым по мере уменьшения площади арктического морского льда. Но это, вследствие наличия обратной связи, требует дополнительных исследований. В то же время это показатель очень вероятной и логичной связи, что струйный поток становится слабее или волнистее по мере того, как уменьшается протяжённость морского льда.

Глядя на ноябрьский прогноз 2020 года по модели CFSv2, можно увидеть сильные области высокого и низкого давления, создающие очень динамичную структуру. Это будет означать усиление струйного течения с севера на юг с экстремальными температурами в обоих направлениях.

А как насчёт зимы 2020/2021? По мере её приближения, связь / эффект отсутствия морского льда становится нечёткой или неясной. Как было сказано выше, существует известное воздействие на струйные течения. Но когда приходит зима, появляется множество внешних факторов, которые маскируют или обращают вспять потенциальный эффект морского льда.

Первый фактор заключается в том, что ко времени наступления зимы арктический морской лёд в определенной степени уже отрастает, не обнажая так много (или совсем не обнажая) открытой воды. Второй фактор - это стратосферный полярный вихрь. Сильный полярный вихрь может влиять на струйные течения и потенциально усиливать их, создавая более западно-восточный поток и более мягкую зиму в Северной Америке и Европе.

Но сила полярного вихря также определяется погодными условиями, поэтому здесь очень тонкая петля обратной связи. Морской лёд (или его отсутствие) может влиять на погодные условия, что влияет на полярный вихрь, который затем влияет на струйный поток и погодные условия.

Третий фактор - это тропический регион ЭНСО с его развивающейся фазой Ла-Нинья. Ла-Нинья оказывает очень специфическое воздействие на струйное течение, которое может перекрывать другие потенциальные эффекты морского льда. И это также может повлиять на полярный вихрь. На картинке ниже показано типичное влияние Ла-Нины на струйный поток над Канадой и США зимой.

Звучит сложно? На самом деле это довольно просто, поскольку главный вывод состоит в том, что всё в той или иной степени может влиять на всё. Таким образом, недостаток морского льда влияет на струйный поток, но к зиме этот фактор смешивается с другими глобальными факторами.

Чаще всего острая нехватка морского льда указывает на тенденцию к более высокому давлению над Северным полюсом, а это означает, что более холодный воздух может более свободно перемещаться из Арктики в средние широты Соединённых Штатов и / или Европы. Но, возможно, не делать этого напрямую, поскольку дефицит морского льда является скорее механизмом ослабления полярного вихря и, таким образом, ослаблением общего струйного течения и созданием большего числа ситуаций, в которых наличествует поток с севера на юг.

Таким образом, можно точно сказать, что нынешняя нехватка морского льда в некоторой степени повлияет на это, но довольно сложно сказать, как именно. Даже небольшое изменение или сдвиг текущих условий может иметь каскадный эффект к зиме, также известный как эффект бабочки. Иногда именно такие небольшие изменения могут привести к тому, что сезонная погода окажется не такой, как ожидалось, вопреки всем модельным прогнозам.

Ссылка: https://www.severe-weather.eu/news/arctic-ocean-sea-ice-2020-jet-stream-effect-winter-fa/

Миграция всё чаще представляется как средство адаптации к изменению климата. Когда население перемещается, оно меняет уровень своей подверженности и уязвимости к воздействиям изменения климата. Авторы анализируют, как различная пограничная политика может повлиять на уязвимость людей. Они предлагают существенное методологическое новшество, включив явную динамику миграции и денежных переводов в одну из моделей, обычно используемых для расчёта ущерба от изменения климата. Было обнаружено, что ограничительная пограничная политика может увеличить уязвимость, заманивая людей в ловушку в районы, где они оказываются более уязвимыми, чем те, куда они в противном случае мигрировали бы.

Миграция может всё шире использоваться в качестве стратегии адаптации для уменьшения подверженности и уязвимости населения к воздействиям изменения климата. И наоборот, либо из-за отсутствия информации о рисках в местах назначения, либо в результате уравновешивания этих рисков люди могут переехать в места, где они более подвержены климатическому риску, чем в местах их прежнего проживания. Ущерб, наносимый климатом, количественная оценка которого даёт представление о подверженности и уязвимости общества, как правило, рассчитывается с помощью моделей комплексной оценки (Integrated Assessment Models, IAM). И всё же миграция вряд ли включена в обычно используемые IAM. В этой статье авторы исследуют, как пограничная политика, ключевое влияние на международные миграционные потоки, влияет на подверженность и уязвимость к воздействиям изменения климата. С этой целью они явно включают динамику международной миграции и денежных переводов в широко используемую IAM рисков и сравнивают четыре сценария пограничной политики. Затем они количественно оценивают влияние пограничной политики на распределение населения, его доход, подверженность и уязвимость, а также на выбросы CO2 и повышение температуры в период с 2015 по 2100 гг. по пяти сценариям будущего развития и изменения климата. Было обнаружено, что большинство мигрантов, как правило, переезжают в районы, где они менее уязвимы, чем те, откуда они прибыли. Полученные результаты подтверждают, что миграция и денежные переводы могут положительно способствовать адаптации к изменению климата. Что особенно важно, выводы подразумевают, что ограничительная пограничная политика может повысить уязвимость, заманивая людей в ловушку в районы, где они более уязвимы, чем те, куда они в противном случае мигрировали бы. Эти результаты показывают, что последствия миграционной политики должны играть большую роль в обсуждениях международной климатической политики.

Ссылка: https://www.pnas.org/content/117/43/26692