Климатические обратные связи за исторический период (здесь определяется как 1850–2014 гг.) были исследованы в больших ансамблях исторических и единичных экспериментов по воздействию (hist-ghg, hist-aer и hist-nat), с 47 членами для каждого эксперимента. В историческом ансамбле со всеми воздействиями обнаружен диапазон оценочной эффективной чувствительности климата (EffCS) примерно от 3 до 6 К, значительный разброс обусловлен исключительно неопределённостью начальных условий. Разброс в EffCS связан с различными структурами температуры поверхности моря, наблюдаемыми в ансамбле из-за их влияния на различные процессы обратной связи. Например, уровень полярного усиления сильно коррелирует с количеством растаявшего морского льда на градус глобального потепления. Этот механизм связан с большим разбросом в коротковолновых обратных связях ясного неба и является основным фактором различной эффективности воздействия, наблюдаемой для разных агентов воздействия, хотя в HadGEM3-GC3.1-LL показано, что эти различия в эффективности воздействия невелики. Распространение в других обратных связях также исследуется, при этом уровень потепления тропической поверхности моря сильно коррелирует с обратными связями длинноволнового ясного неба, а локальные температуры воздуха на поверхности хорошо коррелируют с распространением обратных связей радиационного эффекта облаков. Метрики, используемые для понимания распространения в обратных связях, также могут помочь объяснить несоответствие между обратными связями, наблюдаемыми в моделировании исторического эксперимента, и смоделированной оценкой обратных связей, наблюдаемой в реальном мире, полученной из эксперимента только с атмосферой, предписанного с наблюдаемыми температурами поверхности моря (называемого amip-piForcing).

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024JD041137

Волны тепла и засушливые периоды являются основными климатическими опасностями с далеко идущими последствиями для здоровья, экономики, сельского хозяйства и экосистем. Частота сложных жарких и сухих лет в Европе возросла в последние годы. Авторы представляют исследование прошлых экстремальных летних периодов и сравнивают их с будущими климатическими условиями. Использованы данные реанализа (2001–2022 гг.) и данные моделирования при трёх уровнях глобального потепления: +1,2°C, +2°C и +3°C для девяти выбранных субрегионов. Основные выводы указывают на значительное увеличение частоты большинства экстремальных прошлых случаев при сценариях потепления на 2°C и 3°C. Для определённых лет вероятность возникновения возрастает в 5–6 раз с 2°C до 3°C. Более того, анализ показывает заметный сдвиг на север в климатологии жарких и сухих летних периодов при потеплении на 3°C. Ожидается, что жаркий и сухой климат, наблюдаемый в Восточной Европе в нынешних условиях, распространится на значительные части побережья Балтийского моря, Финляндии и Скандинавии.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01575-5

Новые исследования показывают, что, хотя повышение осветления морских облаков может временно снизить тепловой стресс на региональном уровне, этот метод имеет непредсказуемые и далеко идущие последствия.

Осветление морских облаков — это геоинженерный метод, направленный на борьбу с последствиями изменения климата. Он заключается в распылении аэрозолей, таких как частицы морской соли, в облака над океанами. Эти «осветлённые» облака отражают больше радиации обратно в космос, позволяя Земле охлаждаться.

Новое исследование в Nature Climate Change, посвящённое западному побережью США, показало, что хотя осветление морских облаков может принести некоторое облегчение от воздействия летней жары, его эффективность снижается при более высоких температурных режимах.

Уязвимое западное побережье

Авторы использовали версию 2 модели Community Earth System Model для воспроизведения осветления морских облаков в двух местах: у берегов Калифорнии и Алеутских островов Аляски. Решение моделировать именно эти места было обусловлено тем фактом, что они регулярно испытывают волны тепла.

Исследователи моделировали современные условия, а также условия «потепления середины века», прогнозируемого примерно на 2050 год. Они обнаружили, что осветление морских облаков в нынешних условиях привело к снижению летнего теплового стресса как в Калифорнии, так и на Алеутских островах.

Но моделирование 2050 года не предсказало никакого похолодания в целевых регионах, а в других регионах фактически привело к «усугублению теплового стресса и более жаркому лету, чем прогнозировалось в случае глобального потепления». Регионы, затронутые осветлением морских облаков во время моделирования потепления середины века в Калифорнии и на Аляске, включали северо-восточную Азию, Европу и центральную часть США.

Далеко идущие результаты

«Эти результаты показывают, насколько неинтуитивным может быть осветление морских облаков, поскольку желаемые воздействия, которые, казалось бы, являются логичными, могут иметь не единственное проявление», — сказала Джессика Ван (Jessica Wan), первый автор исследования и аспирант Института океанографии им. Скриппса.

Говиндасами Бала (Govindasamy Bala), профессор Центра атмосферных и океанических наук Индийского научного института, также отметил непредсказуемые и далеко идущие последствия осветления морских облаков в условиях меняющегося климата. Изменения в атмосферных и океанических циркуляциях, а также такие факторы, как облачность, сказал он, сделали побочные эффекты осветления морских облаков трудно предсказуемыми. «Из-за этих изменений в базовом климате», — объяснил он, — «вероятны непредусмотренные последствия».

Бала, который не принимал участия в новом исследовании, также отметил, что осветление морских облаков может привести к изменениям в таких разнообразных явлениях, как продуктивность морского планктона и время и интенсивность индийского муссона.

Ограничения регионального моделирования

Некоторые учёные, изучающие атмосферу, поощряли тонкий подход при интерпретации региональных исследований, подобных этому.

Харуки Хирасава (Haruki Hirasawa), научный сотрудник кафедры атмосферных и климатических наук Вашингтонского университета, не принимавший участия в исследовании, сказал, что климатический эффект регионального осветления морских облаков сильно зависит от места вмешательства, как это было доказано в исследовании 2009 года, проведённом исследователями Эксетерского университета.

«Я бы предостерёг от обобщения этих результатов», — сказал Хирасава.

Хирасава также добавил, что смоделированные реакции Атлантической меридиональной термохалинной циркуляции (АМТЦ) на осветление морских облаков в условиях потепления «разнообразны и часто нелинейны».

АМТЦ — один из важнейших путей переноса тепла и солёности океана от полюсов к экватору. В новом исследовании потеря эффективности осветления морских облаков в первую очередь обусловлена реакциями АМТЦ. И поскольку существуют неопределённости, связанные с смоделированными реакциями АМТЦ, Хирасава сказал, что он осторожен с предположением, что региональное осветление морских облаков снизит свою эффективность в более тёплом мире.

Ещё одним ограничением нового исследования является историческое отсутствие данных из Глобального Юга, сказал Роберт Вуд (Robert Wood), профессор кафедры атмосферных и климатических наук Вашингтонского университета, не принимавший участия в исследовании. Вуд объяснил, что исторически исследования в области осветления морских облаков были «очень ограничены небольшим сообществом элитных, ведущих учёных в самых богатых странах с доступом к ресурсам».

Развивающиеся страны, которые часто более уязвимы к изменению климата, имеют ограничения по ресурсам и, следовательно, ограниченные возможности для прогнозирования и анализа последствий изменения климата для своих регионов. «Нам необходимо создать протоколы моделирования и возможности, которые позволят обмениваться данными и способствовать использованию данных на Глобальном Юге», — добавил Вуд.

Ссылка: https://eos.org/articles/cloud-brightening-could-have-unintended-effects-in-a-warming-world

Качественные субсезонные прогнозы имеют решающее значение для различных секторов общества, но представляют собой грандиозную научную задачу. В последнее время прогнозы моделей прогнозирования погоды на основе машинного обучения превосходят самые успешные численные прогнозы погоды, созданные Европейским центром среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF), но пока не превзошли обычные модели в субсезонных временных масштабах. В этой статье представлена FuXi Subseasonal-to-Seasonal (FuXi-S2S), модель машинного обучения, которая обеспечивает глобальные ежедневные средние прогнозы до 42 дней, охватывающие пять атмосферных переменных верхних слоёв воздуха на 13 уровнях давления и 11 поверхностных переменных. FuXi-S2S, обученная на 72 годах ежедневной статистики из данных реанализа ECMWF ERA5, превосходит современную модель ECMWF Subseasonal-to-Seasonal в ансамблевых средних и ансамблевых прогнозах для общего количества осадков и исходящей длинноволновой радиации, что значительно улучшает глобальный прогноз осадков. Улучшенная производительность FuXi- S2S может быть в первую очередь обусловлена её превосходной способностью улавливать неопределённость прогноза и точно предсказывать осцилляции Маддена-Джулиана, расширяя хорошее предсказание этой осцилляции с 30 до 36 дней. Более того, FuXi-S2S не только улавливает реалистичные удалённый связи с осцилляцией Маддена-Джулиана, но и выступает в качестве ценного инструмента для обнаружения сигналов-предшественников, предлагая исследователям идеи и потенциально устанавливая новую парадигму в исследованиях наук о системе Земли.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-50714-1

В контексте глобального потепления арктический морской лёд стремительно тает, а возможности навигации по арктическому судоходному маршруту продолжают расти. Здесь авторы объединили данные о климате и судоходности и использовали сценарии низких и средних выбросов для анализа состояния морского льда и судоходности с 2023 по 2100 гг., уделяя особое внимание судам Polar Class 7 (судам для летней и осенней эксплуатации в тонком многолетнем льду) и открытой воде. Результаты показывают, что движение морского льда ухудшает судоходность. Суда Polar Class 7 смогут плавать по арктическим проходам в течение всех сезонов, за исключением весны 2065 года, в то время как для судов открытой воды существует сравнительное преимущество Северного морского пути. Оптимальные маршруты для судов Polar Class 7 с 2065 по 2100 гг. больше распределены в сторону Центральной Арктики. Они могут значительно изменить структуру глобальных судоходных сетей и международной торговли между Азией, Европой и Америкой.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01557-7

Природные решения признаны актуальными для пространственного планирования в решении общественных проблем, хотя их внедрение ограничено и фрагментировано в некоторых тематических исследованиях, а трудности возникают при их внедрении и введении в действие. Представлен обзор литературы для изучения того, как природные решения рассматривались для их внедрения и введения в действие в пространственном планировании и как они включались в различные политические инструменты и использовались для решения проблем адаптации к изменению климата. Результаты подчёркивают: во-первых, обзор способствовал преодолению разрыва во внедрении и введении в действие природных решений, предлагая новую трёхмерную систему категоризации для руководства выбором подходящих принципов природных решений для удовлетворения запросов общества; во-вторых, это исследование всё ещё выявило пробелы в некоторых областях политики, несмотря на усилия по широкому применению природных решений в различных политических инструментах адаптации к изменению климата. В целом, обзор далее подчёркивает необходимость будущих исследований, направленных на мониторинг и оценку эффективности природных решений для адаптации к изменению климата.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s13280-024-02052-1

В контексте глобального потепления ускоренная деградация многолетней мерзлоты в Приарктическом регионе высвобождает значительное количество углерода. InSAR может косвенно отражать деградацию многолетней мерзлоты, отслеживая её деформацию. В этом исследовании были выбраны три типичных региона многолетней мерзлоты в Северной Америке: Северный склон Аляски, Северное Большое Медвежье озеро и Южное озеро Ангикуни. Эти регионы охватывают ряд ландшафтов многолетней мерзлоты, от тундры до хвойных лесов и лишайниково-мшистых лесов, и авторы использовали данные Sentinel-1 SAR с 2018 по 2021 гг. для определения их деформации. В процессе из-за длительного снежного покрова в многолетней мерзлоте в Приарктическом регионе были использованы только данные SAR, собранные летом, и применена двухэтапная стратегия выбора интерферограммы для смягчения результирующей временной декорреляции. Северный склон Аляски продемонстрировал выраженное проседание вдоль прибрежных аллювиальных равнин и подъём в районах с осушенными термокарстовыми озёрными бассейнами. В Северном Большом Медвежьем озере, пострадавшем от лесных пожаров, имели место ускоренные темпы проседания, что свидетельствует о глубоком и продолжительном влиянии лесных пожаров на деградацию многолетней мерзлоты. Лишайниковые и моховые ландшафты южного озера Ангикуни продемонстрировали умеренное проседание. Представленные результаты InSAR показывают, что более трети площади многолетней мерзлоты в североамериканской исследуемой области деградирует и что многолетняя мерзлота в различных ландшафтах имеет различные закономерности деформации. При мониторинге деградации крупномасштабной многолетней мерзлоты крайне важно учитывать уникальные характеристики каждого ландшафта.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/16/15/2809

Два десятилетия спутниковых наблюдений с высоким разрешением и модельных исследований климата выявили сильную обратную связь океан-атмосфера, опосредованную мезомасштабными процессами океана, включая полупостоянные и извилистые фронты температуры поверхности моря, мезомасштабные вихри и нити. Обмены между воздухом и морем скрытым и явным теплом, импульсом и углекислым газом, связанные с этим так называемым мезомасштабным взаимодействием воздух-море, являются устойчивыми вблизи основных западных пограничных течений, фронтов Южного океана и экваториальных и прибрежных зон апвеллинга, но они также повсеместны над участками Мирового океана, где активны мезомасштабные процессы. Современные теории, основанные на быстро развивающихся возможностях наблюдений и моделирования, установили важность мезомасштабных и фронтальных процессов взаимодействия воздух-море для понимания крупномасштабной циркуляции океана, биогеохимии и изменчивости погоды и климата. Однако остаётся множество проблем для точной диагностики, наблюдения и моделирования мезомасштабного взаимодействия воздух-море с целью количественной оценки его воздействия на крупномасштабные процессы. В статье представлен всесторонний обзор ключевых аспектов, касающихся мезомасштабного взаимодействия воздуха и моря, обобщены текущие знания с оставшимися пробелами и неопределённостями, а также даны рекомендации по теоретическим, наблюдательным и модельным стратегиям для будущих исследований взаимодействия воздуха и моря.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/36/7/JCLI-D-21-0982.1.xml

Изменение загрязнения городского воздуха возникает из-за сложных пространственных, временных и химических процессов, которые глубоко влияют на население, здоровье человека и экологическую справедливость. В этом обзоре освещаются выводы из двух популярных методов измерения на месте — мобильного мониторинга и плотных сенсорных сетей, — имеющих различные, но взаимодополняющие преимущества в характеристике динамики и воздействия многомерной системы качества городского воздуха. Мобильный мониторинг может измерять концентрации многих загрязняющих веществ в мелких пространственных масштабах, тем самым информируя о процессах и стратегиях контроля. Сенсорные сети превосходно обеспечивают временное разрешение во многих местах. Всё более сложные исследования, использующие оба метода, могут наглядно определять пространственные и временные закономерности, влияющие на воздействие и различия, и предлагать механистическое понимание для эффективных вмешательств. В этом обзоре суммируются сильные и слабые стороны этих методов и обсуждаются их последствия для понимания мелкомасштабных процессов и воздействий.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq3678

По мере того, как изменение климата продолжается, потепление атмосферы позволяет ей удерживать больше воды и, таким образом, производить больше осадков. Следствием большего количества осадков является усиление их изменчивости, поведение которого легче предсказать, чем наблюдать. Чжан и др. (Zhang et al.) использовали мировые записи суточных осадков, чтобы показать, что это ожидаемое увеличение изменчивости осадков на самом деле обнаруживается в данных за последнее столетие. Эта тенденция, которая наиболее заметна в Европе, Австралии и восточной части Северной Америки, сделает адаптацию более сложной для обществ и экосистем.

По мере потепления климата последующее увлажнение атмосферы увеличивает экстремальные осадки. Изменчивость осадков также должна увеличиваться, вызывая более сильные колебания влажного и сухого климата, но это ещё предстоит подтвердить наблюдениями. Здесь показано, что изменчивость осадков уже выросла во всём мире (более 75% площади суши) за последнее столетие в результате накопленного антропогенного потепления. Возросшая изменчивость наблюдается в дневных и внутрисезонных временных масштабах, с дневной изменчивостью, увеличивающейся на 1,2% за 10 лет в глобальном масштабе, и особенно заметной в Европе, Австралии и восточной части Северной Америки. Возросшая изменчивость осадков обусловлена в основном термодинамикой, связанной с увлажнением атмосферы, модулируемой в десятилетних временных масштабах изменениями циркуляции. Усиленная изменчивость осадков создаёт новые проблемы для прогнозов погоды и климата, а также для устойчивости и адаптации со стороны обществ и экосистем.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp0212