Выброс диоксида серы (SO₂) в стратосферу и его последующее окисление с образованием сульфатных аэрозолей после крупных вулканических извержений может иметь глубокие последствия для климата Земли. Считается, что время жизни вулканического SO₂ в стратосфере определяется его окислением в газовой фазе гидроксильным радикалом (OH); после окисления он переходит к образованию сульфатных аэрозолей. Однако также было высказано предположение, что гетерогенное окисление на пепле также может быть важным или даже доминирующим, что подразумевает более быстрое образование аэрозолей, по крайней мере, в богатых пеплом шлейфах. Кроме того, в недавней работе используется предполагаемая экспоненциальная подгонка для определения общей массовой нагрузки SO₂ после крупных извержений; качество этой подгонки напрямую влияет на точность оценки массовой нагрузки. Поэтому интересно изучить, насколько точно можно определить время жизни SO₂ из наблюдений, и сравнить наблюдения с модельными оценками. Авторы оценили время жизни SO₂ и его неопределённости после нескольких значительных извержений, используя три различных набора спутниковых наблюдений, и сравнили их с результатами модели CESM-WACCM6. Показано, что определение точной базовой линии, по которой можно количественно оценить вулканическую инъекцию, ограничивает точность оценки времени жизни для некоторых наборов спутниковых данных. Авторы обнаружили, что неопределённости во времени жизни на разных высотах и при разных извержениях затрудняют приписывание изменений времени жизни конкретным процессам удаления SO₂ для рассматриваемых событий.

 

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-3525/

 

Ледники в Арктике потеряли значительную массу за последние два десятилетия. По площади около трети ледников стекают в океан, однако механизмы и движущие силы, управляющие потерей массы на фронтах откола, плохо известны отчасти из-за небольшого числа долгосрочных наблюдений «ледник- океан». Авторы объединили подробные спутниковые записи абляции фронта откола для Аустфонны, крупнейшей ледяной шапки на Шпицбергене, с океаническими записями in situ с морского причала и смоделированным стоком пресной воды за период 2018-2022 гг. Показано, что подводное таяние и откол происходят почти исключительно осенью для всех типов выводных ледников, даже для пульсирующего и быстротекущего ледника Сторисстраумен. Температура океана контролирует наблюдаемую фронтальную абляцию, тогда как подледниковый сток поверхностной талой воды, по- видимому, оказывает небольшое прямое влияние на общую абляцию. Сезонное потепление прибрежных вод различается как по величине, так и по глубине и времени, что указывает на сложное взаимодействие между притоком воды под влиянием Атлантики на глубине и сезонно нагреваемой поверхностной водой в Баренцевом море. Непосредственная реакция фронтальной абляции на сезонное потепление океана предполагает, что морские ледники в высоких арктических регионах, подверженных атлантификации, подвержены быстрым изменениям, которые следует учитывать в будущих прогнозах поведения ледников.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-54825-7

 

Ежегодный отчёт NOAA по арктическому климату иллюстрирует более тёплый, влажный и всё более шаткий арктический климат.

11-й год подряд Арктика нагревается сильнее, чем остальной мир, и это изменение продолжает вызывать каскадные последствия для арктических систем, дикой природы и жителей.

Авторы Arctic Report Card этого года заявили, что постоянно экстремальные климатические наблюдения в Арктике указывают на «новый режим» — быстро и радикально меняющийся климат, сильно отличающийся от того, что наблюдался в ХХ веке. Нарушения, вызванные изменением климата, выталкивают Арктику на «неизведанную территорию», пишут авторы отчёта.

NOAA ежегодно выпускает Arctic Report Card, чтобы предоставить обновлённую информацию о климате и экологических системах региона. Отчёт был опубликован 10 декабря на ежегодном собрании Американского геофизического союза (AGU 2024) в Вашингтоне, округ Колумбия.

«Новый режим — это не то же самое, что новая норма», — сказала Твила Мун (Twila Moon), специалист по льду из Национального центра данных по снегу и льду и автор отчёта. «Мы продолжаем наблюдать быстрые и масштабные изменения в Арктике..., но год за годом мы наблюдаем экстремальные или близкие к экстремальным события».

«Слякотные» моря

Одним из первых индикаторов глобального изменения климата является морской лёд, сказал Уолтер Мейер (Walter Meier), специалист по морскому льду в Национальном центре данных по снегу и льду и автор отчёта. В сентябре 2024 года среднемесячная протяжённость морского льда (месяце с наименьшей протяжённостью в году) была шестой самой низкой за всю историю наблюдений. Морской лёд в Гудзоновом заливе начал отступать примерно на месяц раньше обычного, а тонкий лёд около Северного полюса треснул, обнажив открытую воду. «По сути, он превратился из ледяного покрова в мокрый», — сказал Мейер.

Меньшее количество льда позволило рекордно увеличить движение арктических судов по Северному морскому пути, и китайское судно стало первым крупным контейнеровозом, совершившим рейс в Арктике.

Наименьшая (сентябрь) и наибольшая (март) протяжённость морского льда неуклонно снижалась с 1979 года. Многолетняя протяжённость в сентябре относится к протяжённости льда, который пережил по крайней мере один сезон таяния.

Продолжающееся сокращение площади морского льда связано с повышением температуры воздуха и океана — в августе арктические моря были примерно на 2–4°C теплее, чем в период с 1991 по 2020 гг., а температура воздуха была второй самой высокой за всю историю наблюдений.

Мейер сказал, что хотя минимальные значения площади морского льда были стабильно низкими примерно с 2007 года и неуклонно снижались с 1980-х годов, он ожидает увидеть ещё одно резкое падение в течение следующих нескольких лет, поскольку более толстый и старый лёд теперь подвергается воздействию всё более высоких температур. «Я подозреваю, что мы можем оказаться на пороге ещё одной точки невозврата», — сказал он.

Недавнее исследование, опубликованное в Nature Communications, прогнозирует, что первый день без льда в Арктике может наступить до 2030 года.

От стока к источнику

Другим свидетельством нового климатического режима Арктики является переход частей региона из стоков в источники углекислого газа, что обращает вспять тысячелетнюю историю Арктики, которая заключалась в улавливании, а не в высвобождении мирового атмосферного углерода. Этот поворот в первую очередь обусловлен повышением температуры воздуха, которое приводит к таянию многолетней мерзлоты (вечномёрзлой почвы) и высвобождению парниковых газов, запертых внутри. Температура многолетней мерзлоты на Аляске в этом году была второй самой высокой за всю историю наблюдений и самой высокой за всю историю наблюдений для 9 из 20 долгосрочных станций мониторинга в штате.

Многие места в Арктике теперь являются источниками, а не поглотителями углекислого газа.

Таяние многолетней мерзлоты «может стать важной обратной связью в земной системе, которая способствует потеплению климата», — сказал Брендан Роджерс (Brendan Rogers), учёный- исследователь Арктики из Центра климатических исследований Вудвелла и автор отчёта.

Увеличение частоты и интенсивности лесных пожаров в Арктике также сыграло свою роль в выбросах углекислого газа.

Переход от поглотителя к источнику «вызывает всеобщую обеспокоенность», поскольку усложняет усилия по сдерживанию выбросов, написали авторы. Результаты по выбросам из многолетней мерзлоты должны «дать дополнительную мотивацию для более амбициозных действий в достижении климатических целей», — сказал Роджерс.

Климатическая путаница

Хотя долгосрочные средние показатели обозначают чёткие тенденции в Арктике в целом, регионы в пределах Арктики испытывают разные изменения с разной скоростью. В этом году в некоторых частях канадской Арктики были гораздо более короткие снежные сезоны, тогда как в частях евразийской Арктики снег лежал дольше.

Региональные различия затрудняют планирование определённых погодных условий и нарушают жизнь жителей Арктики, пишут авторы отчёта.

Популяции мигрирующих карибу в Арктике сократились примерно на 65% с тех пор, как их численность достигла пика в 1990-х и 2000-х годах, поскольку им приходится бороться с изменениями климата и антропогенным воздействием. Это сокращение создаёт проблемы для сообществ, которые зависят от карибу в качестве пищи. Авторы отчёта пишут, что знания коренных охотников будут иметь ключевое значение для понимания динамики карибу и других арктических систем по мере потепления региона.

«Лучшее время для действительно решительных действий, вероятно, было около 40 лет назад», — сказал Роджерс. «Но следующее лучшее время — сейчас».

 

Ссылка: https://eos.org/articles/another-hot-arctic-year-indicates-a-new-climate-regime

 

 

 

Сокращение морского ледяного покрова и повышение температуры морской поверхности (ТМП) влияют на полярный климат неопределёнными способами. Авторы, с целью снизить неопределённость, сравнили результаты четырёх 41-летних расчётов четырьмя моделями общей циркуляции атмосферы. В базовых расчётах модели используют идентичные предписанные ТМП и условия морского ледяного покрова, репрезентативные для 1950–1969 гг. В трёх экспериментах по чувствительности ТМП и морской ледяной покров индивидуально и одновременно изменяются до условий, репрезентативных для 2080–2099 гг. в сценарии сильного потепления. В целом модели сходятся во мнении, что более высокие ТМП оказывают широкомасштабное влияние на температуру и осадки на уровне 2 м, в то время как сокращение морского ледяного покрова в основном вызывает локальный отклик (т.е. наибольший эффект там, где происходит возмущение морского льда). Таким образом, уменьшение морского ледяного покрова вызывает большее изменение осадков и температуры, чем более высокие ТМП в районах, где морской ледяной покров сокращается, в то время как более высокие ТМП доминируют в оклике в других местах. В целом, реакция температуры и осадков на одновременные изменения ТМП и морского ледяного покрова приблизительно равна сумме их индивидуальных изменений, за исключением областей сокращения морского льда, где совместный эффект меньше, чем сумма индивидуальных эффектов. Модельные оценки хуже согласуются по величине и пространственному распределению реакции среднего давления на уровне моря, т.е. неопределённости, связанные с реакциями атмосферной циркуляции, больше неопределённостей, связанных с термодинамическими реакциями. Более того, реакция циркуляции на сокращение морского ледяного покрова иногда значительно усиливается, но иногда нейтрализуется реакцией на более высокие ТМП.

 

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-3458/

 

Арктика, характеризующаяся суровыми климатическими условиями и редкой растительностью, переживает быстрое потепление, при этом температура повышается в четыре раза быстрее, чем в мире с 1979 года. Обширные последствия этих изменений влекут далеко идущие эффекты для глобального климата и энергетического баланса. Спутниковое дистанционное зондирование является ценным инструментом для мониторинга динамики растительности Арктики, особенно в регионах с ограниченными наземными наблюдениями. Для изучения продолжающегося влияния изменения климата на динамику растительности Арктики и субарктического региона был проведён обзор 162 исследований, опубликованных в период с 2000 г. по ноябрь 2024 г. В этом обзоре анализируются цели исследований, пространственное распределение областей исследования, методы, а также временное и пространственное разрешение используемых спутниковых данных. Основные выводы раскрывают циркумполярные тенденции, включая позеленение Арктики, сокращение площади лишайников, рост ареала кустарников и положительные тенденции первичной продуктивности. Эти изменения влияют на баланс углерода в тундре и затрагивают специализированную фауну и местные сообщества. Подавляющее большинство исследователей проводили свой анализ на основе многоспектральных данных, в первую очередь с использованием датчиков AVHRR, MODIS и Landsat. Хотя потепление Арктики связано с тенденциями озеленения, повышением производительности и расширением ареала кустарников, разнообразные и локализованные экологические сдвиги находятся под влиянием множества сложных факторов. Кроме того, эти изменения может быть трудно наблюдать из-за сложных условий облачности и освещённости при получении оптических спутниковых данных. Кроме того, сложность проверки этих изменений усугубляется нехваткой данных in situ. Объединение спутниковых данных с различными пространственно-временными характеристиками и типами датчиков в сочетании с методологическими достижениями может помочь смягчить пробелы в данных. Это может быть особенно важно при оценке потенциальной роли Арктики как будущего источника или стока углерода.

 

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/16/23/4509

 

В этом исследовании изучаются характеристики и интенсивность событий Эль-Ниньо – Южного колебания (ЭНЮК) с января 1875 года по декабрь 2023 года с использованием передового метода определения интенсивности на основе различных индексов ЭНЮК, определяемых как непрерывный пятимесячный период с температурами, превышающими 0,5°C для тёплых событий или опускающимися ниже −0,5°C для холодных событий. Было выявлено в общей сложности 40 тёплых событий и 41 холодное, а дальнейшая классификация выявила семь экстремально тёплых и пять экстремально холодных событий. Анализ показывает положительную асимметрию в распределении частот, что указывает на преобладание сильных тёплых событий. Установлено, что основным режимом изменчивости является межгодовое колебание в диапазоне 3–8 лет со значительными десятилетними колебаниями в диапазоне 10–16 лет. В этом исследовании подчёркивается важность методологической строгости при оценке динамики ЭНЮК, что способствует более полному пониманию изменчивости климата и предлагает надёжную основу для будущих исследований.

 

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/12/1428

 

Евразийский бассейн Северного Ледовитого океана претерпел заметную атлантизацию в 2010-х годах, характеризующуюся потеплением слоя атлантических вод и повышением солёности верхнего слоя океана. Несмотря на глубокие последствия для арктической климатической системы и морских экосистем, основные движущие силы этого процесса остаются неясными и небесспорными. Одна из гипотез предполагает, что чередование фаз атмосферного арктического диполя могло смягчить недавнюю атлантизацию. Авторы использовали моделирование с высоким разрешением, чтобы выделить основные факторы, внесшие вклад в атлантизацию в арктическом бассейне. Показано, что сокращение арктического морского льда было доминирующим фактором, в то время как изменчивость ветра, связанная с арктическим диполем, играла незначительную роль, немного способствуя, а не смягчая процесс. Положительная фаза арктического колебания также внесла относительно небольшой вклад. Хотя недавние изменения в атмосферной циркуляции над Гренландским морем привели к уменьшению притока тёплой воды через пролив Фрама, этот охлаждающий эффект на водный слой Арктики и Атлантики был перевешен потеплением, вызванным сокращением площади морского льда.

 

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adq5235

 

Климат Земли представляет собой сложную систему, включающую ключевые компоненты, такие как летний морской лёд Арктики и южное колебание Эль-Ниньо, а также элементы климатических изменений, в том числе полярные ледниковые щиты, атлантическую меридиональную термохалинную циркуляцию и тропические леса Амазонки. Преодоление пороговых значений этих элементов может привести к качественно иному состоянию климата, подвергая опасности человеческие общества. Элементы криосферы уязвимы при текущих уровнях глобального потепления (1,3°C), а также имеют длительное время реагирования и большую неопределённость. Авторы оценили влияние взаимодействующих компонентов земной системы на риски изменений, используя устоявшуюся концептуальную сетевую модель этих компонентов. Полярные ледниковые щиты (Гренландский и Западно-Антарктический ледниковые щиты) имеют наибольшее значение для вероятностей изменений и каскадных эффектов в использованной модели. При уровне глобального потепления 1,5°C игнорирование полярных ледниковых щитов может изменить ожидаемое число пороговых элементов более чем в два раза. Это вызывает беспокойство, поскольку превышение 1,5°C глобальным потеплением становится неизбежным, в то время как современные модели МГЭИК (пока) не включают учёт динамических ледниковых щитов. Полученные результаты показывают, что полярные ледниковые щиты имеют решающее значение для улучшения понимания рисков пороговых элементов и каскадных эффектов. Поэтому столь важны улучшенные наблюдения и разработка интегрированной модели.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01799-5

 

Циклы замерзания-оттаивания (ЦЗО) изменяют функцию почвы за счёт изменений в физической организации почвенной матрицы и биогеохимических процессов. Понимание того, как динамический климат и свойства почвы влияют на ЦЗО, может позволить лучше прогнозировать реакцию экосистемы на изменяющиеся климатические структуры. Авторы количественно оценили возникновение и частоту ЦЗО на 40 участках Национальной экологической обсерватории (NEON). Они использовали средние годовые осадки (mean annual precipitation, MAP) и среднюю годовую температуру (mean annual temperature, MAT) для определения групп тёплого и влажного, тёплого и сухого и холодного и сухого климата. Свойства участка и почвы, включая MAT, MAP, максимальную-минимальную разницу температур, индекс засушливости, осадки в виде снега (precipitation as snow, PAS) и толщину органической подстилки, использовались для характеристики климатических групп и исследования взаимосвязей между свойствами участка и возникновением и частотой ЦЗО. Экосистемные драйверы ЦЗО дали представление о потенциальных изменениях динамики ЦЗО с потеплением климата. Тёплые и сухие участки имели наибольшее число ЦЗО, обусловленное быстрым дневным ЦЗО близко к поверхности почвы зимой. Холодные и сухие участки характеризовались меньшим числом, но более продолжительными ЦЗО, которые в основном происходили весной и увеличивались в числе с более высокой толщиной органического слоя (коэффициент Спирмена ⍴ = 0,97, p < 0,01). Влияние PAS и MAT на возникновение ЦЗО зависело от климатической группы (взаимодействие биномиальной модели p (χ²) < 0,05), что подчёркивает роль устойчивого снежного покрова в буферизации колебаний температуры почвы. Интеграция типов экосистем и сезонных структур ЦЗО, выявленных здесь, в прогностические модели может повысить точность прогнозирования для динамической реакции системы на изменение климата.

 

Ссылка: https://agupubs.pericles-prod.literatumonline.com/doi/full/10.1029/2024JG008009

 

Представление цикла углерода в климатических моделях важно из-за его влияния на изменение климата, но в предыдущих моделях было обнаружено много слабых мест в его воспроизведении. Улучшения в представлении цикла углерода суши в моделях земной системы, участвующих в проекте CMIP6, включают интерактивную обработку циклов углерода и азота, улучшенный учёт фотосинтеза и гидрологии почвы. Чтобы оценить влияние этих разработок моделей на аспекты глобального цикла углерода, инструмент оценки модели земной системы (ESMValTool) расширен для сравнения исторических расчётов, основанных на концентрации CO₂ и выбросах CO₂, из CMIP5 и CMIP6 с наборами данных наблюдений. Особое внимание уделяется различиям в моделях с интерактивным циклом азота суши и без него. Переоценки фотосинтеза (валовой первичной продуктивности) в CMIP5 были в значительной степени разрешены в CMIP6 для участвующих моделей с интерактивным азотным циклом, но сохранились для моделей без него. Это указывает на важность включения рамок ограничения для питательных веществ. Моделирование индекса листовой поверхности остаётся сложной задачей с большим разбросом модельных оценок как в CMIP5, так и в CMIP6. В моделях земной системы глобальное среднее поглощение углерода землёй (суммарная продуктивность биома) хорошо воспроизводится в мультимодельных средних значениях CMIP5 и CMIP6. Однако это является результатом недооценки суммарной продуктивности биома в Северном полушарии, которая компенсируется переоценкой в Южном полушарии и тропиках. Запасы углерода обладают большой неопределённостью в модельных оценках. Хотя содержание углерода в растительности немного лучше представлено в CMIP6, межмодельный диапазон содержания углерода в почве остаётся одинаковым между CMIP5 и CMIP6. В целом, небольшое улучшение в моделировании параметров цикла углерода на суше обнаружено в CMIP6 по сравнению с CMIP5, но при наличии многих оставшихся смещений требуются дальнейшие улучшения моделей, в частности для индекса листовой поверхности и суммарной продуктивности биома. Модели из групп, участвующих в обеих фазах CMIP, в целом работают аналогично или лучше в CMIP6 по сравнению со CMIP5. Это улучшение не столь существенно в мультимодельных средних из-за большего числа новых моделей в CMIP6, особенно тех, которые используют старые версии модели земель сообщества. Моделирование, основанное на выбросах, работает так же хорошо, как и основанное на концентрациях, несмотря на добавленный реализм процесса. В связи с этим авторы рекомендуют, чтобы модели земной системы в будущих фазах проекта CMIP выполняли расчёты, основанные на выбросах, в качестве стандарта, чтобы обратные связи между климатом и циклом углерода были полностью активны. Включение учёта азота привело к значительному улучшению воспроизведения фотосинтеза по сравнению с результатами моделей, не включающих этот процесс, что предполагает необходимость рассматривать цикл азота как необходимую часть всех будущих моделей цикла углерода. Следует также учитывать возможные преимущества включения дополнительных ограничивающих питательных веществ, таких как фосфор.

 

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/21/5321/2024/