Изменчивость площади арктического морского льда в межгодовых и многодесятилетних временных масштабах изучается в оценках 29 моделей с историческим воздействием, участвующих в Проекте CMIP6 и в реконструкциях морского льда ХХ века. Результаты показывают, что в исторический период с низким внешним воздействием (1850–1919 гг.) модели CMIP6 демонстрируют относительно хорошее согласие в своём представлении межгодовой изменчивости морского льда, но демонстрируют выраженный межмодельный разброс в многодесятилетней изменчивости морского льда, которая переоценена по отношению к его реконструкциям и доминирует из-за модельной неопределённости при моделировании состояния морского льда в субполярной Северной Атлантике. Обнаружено, что это связано с различиями в чувствительности моделей к температурам морской поверхности Северного полушария. Кроме того, показано, что хотя модели CMIP6 в целом способны моделировать многодесятилетние изменения в арктическом морском льду с середины ХХ века до наших дней, они, как правило, недооценивают наблюдаемое сокращение морского льда во время потепления в начале ХХ века (1915–45 гг.). Эти результаты указывают на необходимость улучшенной характеристики реакции морского льда на многодесятилетнюю изменчивость климата с целью устранения источников смещения моделей и снижения неопределённости в будущих прогнозах, возникающих из-за межмодельного разброса.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/23/JCLI-D-23-0647.1.xml

Рассматривается комбинированное и индивидуальное влияние потери арктического морского льда, потепления температуры морской поверхности и прямого радиационного воздействия повышенного содержания CO₂ на климат Северного полушария. Отклики климата на поверхности (например, температуры и осадков) и атмосферной циркуляции (например, давления на уровне моря и ветра) на эти факторы количественно оцениваются с помощью моделирования из проекта сравнения моделей полярного усиления PAMIP (для потери морского льда и роста температуры морской поверхности) и проекта сравнения моделей обратной связи облаков (для увеличения содержания CO₂). Авторы проверяют линейную аддитивность полученных с помощью PAMIP зимних реакций на потерю морского льда и изменение температуры морской поверхности. Реакции на изменение температуры морской поверхности имеют большую величину, чем те, которые вызваны потерей морского льда или прямым радиационным воздействием CO₂ в большинстве сезонов и регионов, за исключением Арктики. Однако следует отметить, что потеря морского льда по крайней мере так же важна, как и изменение температуры морской поверхности для реакции зимней атмосферной циркуляции над Северной Атлантикой и Сибирью. Динамические отклики на потерю морского льда и изменение температуры морской поверхности противостоят друг другу во многих регионах зимой, в то время как реакции на температуры морской поверхности и прямое радиационное воздействие CO₂ часто противостоят друг другу летом. Такие противоположные отклики менее очевидны для термодинамической реакции. Сумма всех трёх реакций хорошо воспроизводит пространственные закономерности изменения при глобальном потеплении на 2°C зимой и осенью в CMIP6, но переоценивает их величину.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/23/JCLI-D-24-0104.1.xml

Арктическое усиление (AУ), характеризующееся более быстрым повышением температуры приземного воздуха в Арктике, чем в среднем по земному шару, является основной особенностью глобального потепления климата. Различные метрики использовались для количественной оценки AУ на основе аномалий, тенденций или изменчивости температуры приземного воздуха, и они могут дать совершенно разные выводы относительно величины и временных закономерностей AУ. В этом исследовании изучаются и сравниваются различные метрики AУ на предмет их временной согласованности в регионе к северу от 70° с.ш. с начала XX до начала XXI века с использованием данных наблюдений и продуктов реанализа. Также количественно оценен вклад различных механизмов радиационной обратной связи в AУ на основе краткосрочной изменчивости климата в данных реанализа и моделирования с использованием подхода Кернела-Грегори. Обратная связь по альбедо и градиенту температуры положительна и сопоставима, при этом обратная связь по альбедо является ведущим фактором для всех метрик AУ. Суммарная обратная связь по облакам, имеющая большую неопределённость, сильно зависит от наборов данных и используемых метрик AУ. Количественно оценивая влияние внутренней изменчивости на AУ и связанные с ней обратные связи на основе ансамблевых расчётов глобальной климатической модели, авторы обнаружили, что обратная связь по водяному пару и облакам сильнее всего зависит от внутренней изменчивости.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024JD040880

Экологические нарушения могут повлиять на запасы углерода и стабильность и являются ключевым фактором при управлении землями для сохранения или увеличения содержания углерода в экосистеме с целью смягчения глобальной проблемы парниковых газов. Почвы засушливых земель являются огромными резервуарами углерода, которые всё больше подвергаются влиянию вторжений видов и изменённых режимов пожаров, включая цикл «экзотическая трава-пожар» в обширной полынной степи Северной Америки. Прямое измерение общего содержания углерода в 1174 образцах из ландшафтов этого региона, которые различались по истории вторжений и лесных пожаров, показало, что их воздействие истощило углерод почвы на 42–49%, в основном в глубоких горизонтах, что может составить 17,1–20,0 Тг углерода, потерянного на площади ~400 000 га, затронутой ежегодно. Влияние нарушений на запасы углерода в почве не было синергетическим, это позволяет предположить, что углерод почвы был снижен до нижнего предела, т.е. устойчивого базового уровня, ниже которого дальнейшие потери маловероятны. Восстановление и поддержание устойчивых засушливых кустарниковых угодий/пастбищ может стабилизировать содержание углерода почвы на уровнях, соответствующих глобальному углеродному циклу.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01795-9

Ожидается, что глобальное потепление может вызвать резкие изменения в различных компонентах климатической системы. Большинство исследований сосредоточены на резких изменениях в среднем состоянии системы, в то время как изменения в изменчивости климата изучены меньше. Авторы использовали мультимодельный подход, чтобы показать, что потеря морского льда в Арктике может вызвать критический переход во внутренней изменчивости, который приведёт к возникновению нового климатического колебания в Северном Ледовитом океане. Усиление взаимодействия воздуха и морской воды из-за таяния морского льда вызывает колебательное поведение температур поверхности в многодесятилетнем масштабе времени. Эти результаты показывают, что в Северном Ледовитом океане возникнет новый режим внутренней изменчивости, когда морской ледяной покров уменьшится ниже критического порога.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-024-02171-3

Классификация зданий имеет решающее значение для оценки численности населения, планирования дорожного движения, городского планирования и приложений реагирования на чрезвычайные ситуации. Хотя такие данные необходимы, они часто недоступны. Чтобы решить эту проблему, в этой работе дан всеобъемлющий набор данных, предоставляющий классификацию жилых/нежилых зданий, охватывающую все Соединённые Штаты. Разработан набор данных типов зданий на основе контуров зданий и доступной информации OpenStreetMap. Набор данных проверен с использованием авторитетных данных наземной проверки для выбранных округов в США, что показывает высокую точность для классификации нежилых зданий и высокую полноту для жилых зданий. В дополнение к классификациям зданий этот набор данных включает подробную информацию о данных OpenStreetMap, используемых в процессе классификации. Главным результатом этой работы является результирующий набор данных классификации 67 705 475 зданий. Авторы надеются, что эти данные будут полезны научному сообществу, включая специалистов по городскому и транспортному планированию.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-024-04046-w

Городской тепловой стресс является критической проблемой, особенно в городах, где плотная инфраструктура и ограниченное зелёное пространство усугубляют экстремальные температуры. В этом исследовании изучается влияние зелени, древесного покрова, непроницаемого покрытия и водоёмов на индекс тепла в Чикаго с использованием данных высокого разрешения кампании Heat Watch. Обнаружено, что влияние зелени, древесный покров и близость к водоёму значительно снижают тепло, в то время как непроницаемость покрытия увеличивает его, особенно во второй половине дня, когда солнечное излучение интенсивно. Кроме того, эффективный радиус воздействия древесного деревьев на тепло меньше во второй половине дня. Анализ комбинированного эффекта показывает, что усиленное размещение общей зелени, а не только покрова деревьев, является наиболее эффективной стратегией для снижения тепла. В этом исследовании подчёркивается важность стратегического управления растительностью, указывается важная роль комплексных подходов в снижении городского тепла.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL110847

В этом исследовании доступные большие ансамблевые наборы данных в архиве CMIP6 были использованы для создания первого многомерного обзора эволюции экстремальных сезонов над Антарктидой и Южным океаном в течение ХХ и ХХI веков согласно сценариям среднего и высокого радиационного воздействия. Результаты показывают значительные различия между моделируемыми изменениями фонового среднего климата и изменениями в низкие (10-й процентиль) и высокие (90-й процентиль) экстремальные сезоны. Региональное зимнее потепление наиболее выражено для холодных экстремальных значений. Летом наблюдается более выраженное увеличение высоких экстремальных значений осадков и западного ветра в период формирования озоновой дыры (конец ХХ века), что влияет на прибрежные регионы и, в частности, на Антарктический полуостров. В средних широтах наблюдается сокращение диапазона экстремальных значений летнего ветра. Указаны предлагаемые механизмы этих различий, связанные с отступлением морского льда и положением западного струйного течения.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00822-y

Влияние аэрозолей на арктическую систему по-прежнему связано со значительными неопределённостями, особенно в отношении чёрного углерода. Полярная аэрозольная станция «Остров Белый», расположенная в Карском море (Западно-Сибирская Арктика), была создана для улучшения мониторинга аэрозолей в Арктике. Непрерывные измерения in situ с 2019 по 2022 гг. выявили долгосрочные эффекты поглощающего свет углерода. В холодный период среднегодовой коэффициент поглощения света составлял 0,7 ± 0,7 Мм⁻¹, уменьшаясь примерно в 2–3 раза в тёплый период. Межгодовое среднее значение показало пик в феврале (0,9 ± 0,8 Мм⁻¹), десятикратно меньший минимум в июне и высокую изменчивость в августе (0,7 ± 2,2 Мм⁻¹). Показатель поглощения Ангстрема указал на присутствие смешанного и старого чёрного углерода. Увеличение до 1,5 на более коротких длинах волн с апреля по сентябрь предполагает вклад поглощающего свет коричневого углерода. Среднегодовой эквивалентный чёрный углерод продемонстрировал значительную межгодовую изменчивость, с самым низким показателем в 2020 году (24 ± 29 нг м⁻³). Значительная разница наблюдалась между периодами арктической дымки и сибирских лесных пожаров, с рекордно высокими уровнями загрязнения в феврале 2022 года (110 ± 70 нг м⁻³) и августе 2021 года (83 ± 249 нг м⁻³). В холодное время года 92% поверхностного чёрного углерода было отнесено к антропогенным источникам, в основном от сжигания попутного газа. Напротив, в тёплый период сибирские лесные пожары внесли вклад в концентрацию чёрного углерода на 47%. Примечательно, что в августе 2021 года беспрецедентное количество дыма было перенесено от лесных пожаров в Якутии на больших высотах, что ознаменовало самый сильный пожароопасный сезон в регионе за последние четыре десятилетия.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-3124/

Возобновляемая энергия необходима для декарбонизации энергосистемы, но длительные и неожиданные периоды крайне низкого уровня ветровых и солнечных ресурсов (т.е. ветровые и солнечные засухи) представляют угрозу надёжности. Проблема ещё больше усугубляется, если дефицит этих двух ресурсов происходит одновременно или если они одновременно влияют на соседние сети. Здесь представлена структура для характеристики этих событий и предложены три показателя для всесторонней оценки качества возобновляемой энергии: доступность ресурсов, изменчивость и экстремальность. Изучение долгосрочных данных по обширному географическому региону показывает сильную пространственную корреляцию и временное совпадение засух возобновляемой энергии. Оно также обнаруживает отсутствие участков, выделяющих все три атрибута качества, что представляет собой трилемму для инвесторов, системных планировщиков и политиков. Эти результаты подчёркивают важность учёта факторов, выходящих за рамки простой доступности ресурсов, и способствуют разработке обоснованных стратегий для надёжного и устойчивого развёртывания переменных энергетических ресурсов.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01850-5