Новый анализ показал, что изменения в крупномасштабных ветровых явлениях, вызванные глобальным потеплением, гораздо более предсказуемы, чем считалось ранее. Это порождает надежду на улучшение прогнозов регионального изменения климата и количества осадков. Тем не менее, исследование также обнаруживает, что современные климатические модели не отражают динамику атмосферы и океана, определяющие эту предсказуемость, поэтому их прогнозы ненадежны для тех тенденций, на которые влияет циркуляция атмосферы. Разработчики моделей ещё не выяснили, чего не хватает в их коде. Одна из гипотез состоит в том, что они не в состоянии создать общую ветровую структуру на основе данных отдельных погодных систем. Но проблема может также отражать плохую визуализацию стратосферы или взаимодействия между океаном и атмосферой.

Ссылка: https://science.sciencemag.org/content/369/6503/490

На сайте Принстонского университета появилась первая из цикла статей, посвящённых климатическим и экологическим проблемам. В ней рассказывается о пионерской роли университета в возникновении математического моделирования климата.

«Представьте, что вы можете экспериментально манипулировать климатом всей планеты. Вы можете разбрызгивать дождевые облака там, где они вам нужны, добавлять или удалять парниковые газы из атмосферы, изменять интенсивность падающего солнечного света, переставлять горы или леса по своему желанию ... возможности безграничны.

Это обещание климатических моделей, сложных компьютерных программ, работающих на самых быстрых компьютерах в мире. Эти гигантские программы - более миллиона строк компьютерного кода, который будет заполнять тысячи страниц печатного текста, - копируют как можно больше аспектов систем Земли.

Усилия направлены на решение одной из самых больших проблем человечества: изменение климата. Компьютерное моделирование, бьющееся сердце современной науки о климате, является основополагающим для нашего понимания антропогенного глобального потепления и является исключительно важным инструментом, на который ссылается Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) в своих оценках изменения климата. Если международным политикам удастся организовать предотвращение климатической катастрофы, это будет в значительной степени связано с воздействием этих моделей - и учёных, их создавших».
В статье дана краткая ретроспектива зарождения и развития климатического моделирования в университете за последние 50 лет, отмечен вклад университетских климатических исследований в мировую науку.

С полным текстом статьи можно ознакомиться по адресу: https://www.princeton.edu/news/2020/07/29/climate-modeling-princeton

Как быть, если снег, от которого зависит ваш запас воды, тает слишком быстро, а ледники уцелели только высоко в горах? На севере Индии с климатическими изменениями справляются с помощью гигантских ледяных конусов: они дают исстрадавшимся фермерам жизненно необходимую воду.

Ладакх, высочайшее плато в самой северной части Индии, давшее название целому региону, ведет войну. Враг отбирает запасы воды, губя сельскохозяйственные угодья. На местных засушливых землях издавна выращивали пшеницу и ячмень, разводили кашминских коз. Теперь же фермеры отчаялись и бегут в Лех, город стоящий на реке Инд. Мы с Сонамом поднимаемся через перевалы и долины на высоту в 2500 метров, чтобы проверить его систему обороны: высокие ледяные конусы, которые Сонам Вангчук называет ступами.

Гийен Ригзен, управляющий монастыря в деревне Файенг, держит кусок льда от ступы, построенной там в 2019 году. Талую воду монахи используют для полива рощи из 5000 ив и тополей. Рощу высадили пять лет назад, тогда же и была построена первая ступа.

Сонам инженер, в Ладакхе он основал альтернативную школу. «Этот враг не носит униформы. Он не защищает интересов какого-то государства, у него нет оружия, – говорит Сонам. – Его не останавливают границы, ему совершенно безразличны международные законы. Мы, ладакхцы, оказались на передовой очень странной войны».

Грозный враг – изменения климата. За последние 40 лет средняя температура зимой здесь выросла на 1 градус Цельсия, из-за чего пострадало важнейшее звено в водном цикле Ладакха. Гималаи защищают Ладакх от юго-западного муссона, и за год здесь выпадает всего 110 миллиметров дождя. Главный источник воды – зимние снега и ледники в горах. Однако снег теперь лежит непостоянно, и тает он задолго до наступления весны, а ледники уцелели только высоко в горах, а там таяние начинается поздно.

«Промежуток времени между таянием последнего зимнего снега и весенним таянием ледников становится все больше, – объясняет Сонам. – Такая сухая весна не дает нормально вести сельское хозяйство. Ладакхцы оставляют минимальный углеродный след, но основной удар климатические изменения все равно наносят по нам». Ладакхцы не могут остановить изменения климата, однако ледяные ступы помогают с водой по весне.

Ступа рядом с деревней Ламсо стоит в тени гор и поэтому продержалась все лето, помогая фермерам до тех пор, пока с природных ледников высоко в горах не спустились талые воды.

Мы сворачиваем с шоссе к узкому ущелью рядом с границей Пакистана, по дороге Сонам рассказывает, как родилось его открытие. В 2013 году он заметил, что в тени мостов лед лежит даже на небольших высотах и посреди лета. Он понял, что может помочь жителям деревни замораживать воду зимой, чтобы использовать ее весной.

Обеспечивать тень огромным ледникам непрактично, однако высокая гора льда давала бы тень самой себе. Причем чем круче были бы склоны, тем лучше, потому что так уменьшается поверхность, обращенная к солнцу. «Школьный курс математики убеждал в том, что простым решением проблемы мог бы стать конус», – продолжает Сонам.

Вангчук и его студенты построили первую, как они ее назвали, ледяную ступу (в буддизме ступа – гора из камня или земли, в которой хранятся реликвии) в ноябре 2013 года. Воду из ручья рядом с Лехом перенаправили сначала вниз по трубе с горы, а затем вверх по вертикальной трубе с краном. Ночью, когда воздух резко охладился, команда Сонама открыла кран. Вода распылялась и на землю опадала уже льдинками. Вокруг трубы медленно росла, сужаясь кверху, ледяная гора.

Высота пробной ступы составляла 6 метров. В нее поместилось 150 тысяч литров воды, и она продержалась до мая. Затем Сонам научил строить ступы жителей окрестных деревень. В 2019-м возвели 12 ступ, две из которых – выше 30 метров. В этом году построено 26 ступ, причем выше 30 метров оказались уже девять.

Ледяные ступы строятся зимой. Для этого воды горного ручья перенаправляют в вертикальную трубу. Сила притяжения выталкивает воду из крана на конце трубы, а в ледяном воздухе брызги мгновенно замерзают. Со временем вокруг трубы вырастает конус изо льда. Эта 24-метровая ступа находится в Ганглесе, рядом с Лехом.

Ступа – это каменная постройка, в которой буддисты издревле хранят свои реликвии. В 2019 году, после того как монахи помогли построить эту ледяную ступу в Файенге, художники устроили и расписали в ней алтарь.

Сонам Вангчук, придумавший ледяные ступы, построил рядом с городом Лехом в Ладакхе альтернативную школу. Теперь ее ученики помогают возводить ледяные башни. На фото: школьники празднуют День Земли на ступе в Файенге.

Изменения климата не только приводят к засушливой весне в Ладакхе: летом регион страдает от паводков, возникающих из-за сильных дождей. Сонам надеется, что поливная вода из ступ способна возродить растительность на холмах, и та сможет впитывать дождевую влагу, тем самым предотвращая паводки. «Если размер и расположение ступы оптимальны, она продержится все лето, и даже до следующей зимы», – объясняет Вангчук.

Двигаясь вдоль обрыва, мы въезжаем в деревню Карит. Школьники – первую маленькую ступу они возвели в 2016 году – приветствуют Сонама как героя. «Мы хотим рассказать детям о происходящем в мире, о том, как это влияет на нас», – говорит директор Мохаммад Али.

В 2019 году в конкурсе на самую большую победила эта ступа неподалеку от деревни Шара-Пхуктси. Почти 7 миллионов литров воды помогли орошать поля в 4 деревнях. А еще ступа привлекла туристов: ледолазы приехали покорять ее крутые склоны.

Ступа в Карите в 2019-м поднялась уже на 22 метра. Находясь в тени своего пика, она дожила до августа, позволяя фермерам поливать поля. В этом году фермеры и студенты сделали ступу повыше. «Когда-нибудь мы построим ледяную ступу, которая сможет расти», – Мохаммад полон оптимизма.

Ссылка: https://nat-geo.ru/ekologiya-i-klimat/rukotvornye-ledniki-indijskaya-sistema-oborony-protiv-izmenenij-klimata/

Одновременно с тем, что парниковые газы нагревают поверхность Земли, они также вызывают быстрое охлаждение далеко над нами, на границе с космосом. На самом деле верхняя атмосфера, расположенная примерно в 90 км над Антарктидой, охлаждается со скоростью, в десять раз превышающей среднее потепление на поверхности планеты.

Новое исследование точно измерило эту скорость охлаждения и сделало важное открытие: существует новый четырёхлетний температурный цикл в полярной атмосфере. Результаты, основанные на 24-хлетних непрерывных измерениях австралийскими учеными в Антарктике, были опубликованы в двух статьях в этом месяце.

Полученные данные показывают, что верхняя атмосфера Земли в области, называемой «мезосферой», чрезвычайно чувствительна к росту концентрации парниковых газов. Это даёт новую возможность отслеживать, насколько хорошо работают государственные меры по сокращению выбросов.

Упомянутый здесь проект также отслеживает эффектное природное явление, известное как «серебристые» или «светящиеся ночью» облака. Они красивы, но более частое появление этих облаков считается плохим признаком изменения климата.

Изучение "свечения неба"

С 1990-х годов учёные на австралийской исследовательской станции в Дэвисе провели более 600 000 измерений температуры в верхних слоях атмосферы над Антарктидой. Здесь авторы сделали это с помощью чувствительных оптических инструментов - спектрометров.

Эти приборы анализируют инфракрасное свечение, излучаемое так называемыми гидроксильными радикалами, которые существуют в тонком слое на высоте около 87 км над поверхностью Земли. Такое «воздушное свечение» позволяет измерять температуру в этой части атмосферы.

Результаты показывают, что в верхней атмосфере над Антарктидой углекислый газ и другие парниковые газы не оказывают разогревающего эффекта, который они инициируют в нижней атмосфере. Вместо этого избыточная энергия излучается в космос, вызывая эффект охлаждения.

Новое исследование более точно определяет эту скорость охлаждения. За 24 года температура верхней атмосферы снизилась примерно на 3℃, или 1,2℃ за десятилетие. Это примерно в десять раз больше, чем среднее потепление в нижних слоях атмосферы - около 1,3℃ за последнее столетие.

«Распутывание» природных сигналов

Растущие выбросы парниковых газов способствуют зарегистрированным изменениям температуры, но на эти изменения также влияет ряд других факторов. К ним относятся сезонный цикл (теплее зимой, холоднее летом) и 11-летний цикл активности Солнца (включающий в себя более спокойные и более интенсивные солнечные периоды) в мезосфере.

Одна из задач исследования заключалась в том, чтобы распутать все эти объединенные «сигналы» с целью определить степень, в которой каждый из них привёл к наблюдаемым изменениям.

Удивительно, но в этом процессе обнаружился новый природный цикл, ранее не идентифицированный в полярной верхней атмосфере. В четырёхлетнем цикле, названном квази-четырёхлетним колебанием (Quasi-Quadrennial Oscillation, QQO), температура в верхней атмосфере изменялась на 3-4℃.

Обнаружение этого цикла было всё равно что наткнуться на золотой самородок в хорошо отработанном материале. Требуется дальнейшее исследование, чтобы определить его происхождение и степень важности.

Но это открытие имеет большое значение для моделирования климата. Физика, определяющая этот цикл, вряд ли будет включена в глобальные модели, используемые в настоящее время для прогнозирования изменения климата. Однако изменение 3-4℃ каждые четыре года – слишком большой сигнал, чтобы его игнорировать.

Мы ещё не знаем, какой механизм движет колебаниями. Но каким бы ни был ответ, он также, похоже, влияет на ветры, температуру поверхности моря, атмосферное давление и концентрацию морского льда вокруг Антарктиды.

"Ночные светящиеся" облака

Исследование также отслеживает, как снижение температуры влияет на возникновение серебристых или «ночных» облаков.

Серебристые облака встречаются очень редко - с австралийских антарктических станций они зарегистрированы около десяти раз, начиная с 1998 года. Они появляются на высоте около 80 км в полярных регионах летом. С земли вы можете видеть их, только когда Солнце находится за горизонтом в сумерках, но всё ещё светит в верхней атмосфере.

Облака выглядят как тонкие бледно-голубые волнистые нити. Они состоят из кристаллов льда, и для их формирования требуются температуры около минус 130℃. В то же время впечатляющие серебристые облака считаются «канарейкой в угольной шахте» изменения климата. Дальнейшее охлаждение верхних слоев атмосферы в результате выбросов парниковых газов, вероятно, приведёт к более частым ситуациям с образованием серебристых облаков.

Уже есть некоторые свидетельства того, что облака становятся более яркими и более распространёнными в Северном полушарии.

Измерение изменений

Антропогенное изменение климата угрожает радикально изменить условия жизни на нашей планете. Ожидается, что в течение следующих нескольких десятилетий - менее чем за одну жизнь - средняя глобальная температура воздуха повысится, что повлечёт за собой повышение уровня моря, экстремальные погодные условия и изменения в экосистемах по всему миру.

Долгосрочный мониторинг важен для измерения изменений, а также для тестирования и калибровки всё более сложных климатических моделей. Представленные результаты способствуют созданию глобальной сети наблюдений, координируемой Сетью по обнаружению мезосферных изменений.

Точность этих моделей имеет решающее значение для определения того, действительно ли государственные и другие меры по сдерживанию изменения климата реально эффективны.

Ссылка: https://theconversation.com/carbon-emissions-are-chilling-the-atmosphere-90km-above-antarctica-at-the-edge-of-space-143271

Российские ученые из Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ) испытают новый прибор для измерения толщины льда в Арктике — акустический волнограф. Об этом сообщили в пресс-службе ААНИИ, передает ТАСС.

Испытания пройдут на «Ледовой базе Мыс Баранова», устройство разработали ученые Института прикладной физики РАН.

В пресс-службе уточнили, что подобные исследования льда с помощью волнографа проводятся уже три года, но при использовании предыдущего прибора выяснилось, что возникали неточности, в том числе во время активного таяния льдов. Новое устройство сможет измерять толщину льда в любых условиях.

Данные, полученные при помощи волнографа, позволят лучше понимать особенности климатических условий Арктики и будут использоваться при обеспечении безопасной навигации в акватории Северного морского пути.

11 июня министерство по развитию Дальнего Востока и Арктики сообщило, что к концу 2020 года российские ученые намерены представить проект воссоздания с нуля системы для изучения вечной мерзлоты в Арктике. По словам главы министерства Александра Козлова, система прекратила существовать в «90-е годы прошлого века», поэтому проект планируется воссоздать с самого начала.

Ссылка: https://lenta.ru/news/2020/07/27/tolsh/

В Центральной Азии дефицит воды, а также ограниченный доступ к природным ресурсам и энергии способствуют росту региональной напряженности. На фото: горный район Таджикистана, где сосредоточены запасы пресной воды.

Глобальное изменение климата несет непосредственную угрозу развитию десятков стран и благополучию целых регионов. Об этом, обращаясь к членам Совета Безопасности, заявил помощник Генерального секретаря ООН по странам Европы, Центральной Азии, Северной и Южной Америки Мирослав Йенча.

«Рекордные температуры, беспрецедентное повышение уровня моря и частые экстремальные погодные явления рисуют картину чрезвычайно опасного будущего для планеты и населяющего ее человечества, – сказал помощник Генсека ООН. – Конкуренция за ресурсы резко обостряется, что чревато возобновлением старых и появлением новых конфликтов. Чрезвычайная климатическая ситуация – это прямая угроза миру на Земле».

Как подчеркнул Мирослав Йенча, автоматической связи между изменением климата и конфликтами не существует, однако климатические проблемы усугубляют существующие риски и создают новые. При этом, последствия глобальных климатических изменений варьируются от региона к региону: нестабильные в социально-экономическом плане государства более уязвимы и менее способны справляться с последствиями изменения климата. Неслучайно в семи из десяти стран, наиболее уязвимых и наименее подготовленных к борьбе с изменением климата, в настоящее время проводятся миротворческие операции или находится специальная политическая миссия ООН.

Конкуренция за ресурсы резко обостряется, что чревато возобновлением старых и появлением новых конфликтов

В Тихоокеанском регионе повышение уровня моря усугубляется частыми экстремальными погодными явлениями, что создает риск для социальной стабильности и успешного человеческого развития. В Центральной Азии дефицит воды, а также ограниченный доступ к природным ресурсам и энергии способствуют росту региональной напряженности. Ожидается, что к 2050 году в странах Африки, Южной Азии и Латинской Америки изменение климата вытеснит из обжитых мест более 140 миллионов человек, что будет иметь разрушительные последствия для стабильного развития этих регионов. На Африканском Роге и на Ближнем Востоке последствия изменения климата усугубили давние межнациональные обиды и еще более увеличили риск вооруженных конфликтов. Чтобы смягчить эти и другие угрозы, Йенча призвал соблюдать положения Парижского соглашения по климату, а также принять ряд других мер.

«Чтобы справиться с изменением климата, нам нужно действовать по нескольким направлениям, – сказал помощник Генерального секретаря ООН. – Во-первых, необходимо использовать новые технологии и расширять аналитические возможности, чтобы долгосрочное прогнозирование климата было основано на эффективном и надежном анализе».

Во-вторых, считает Мирослав Йенча, нужно учиться у тех, кто ежедневно сталкивается с последствиями изменения климата и уже сумел разработать собственную стратегию в сфере климатической безопасности. «В этой связи я выражаю признательность организаторам сегодняшнего заседания Совета Безопасности за то, что в прениях смоги прозвучать самые разнообразные точки зрения», – сказал он.

В-третьих, по словам помощника Генерального секретаря ООН, необходимо укреплять многоплановое международное партнерство Организации Объединенных Наций, государств-членов ООН, региональных и национальных организаций.

«В последние годы мы добились значительного прогресса в понимании связей между изменением климата и поддержанием мира и безопасности на планете, – сказал Мирослав Йенча. – Однако климат продолжает неуклонно меняться, и каскадный эффект этого процесса будет развиваться, хотим мы того или нет. В этой обстановке мы должны сохранять бдительность и адаптировать устоявшиеся подходы к сегодняшней ситуации».

Ссылка: https://news.un.org/ru/story/2020/07/1382621

ВМО выпустила релиз, посвящённый состоянию погодно-климатических условий в Сибири в течение последних месяцев. В нём, в частности, говорится:

Исключительная и продолжительная жара в Сибири стала причиной разрушительных арктических пожаров. В то же время на российском арктическом побережье наблюдалось быстрое уменьшение ледового покрова.

Температура в Сибири была выше средней более чем на 5°C с января по июнь, а в июне до 10°C. Температура в 38°C была зафиксирована в российском городе Верхоянске 20 июня. Температура в некоторых частях Сибири в неделю, начинающуюся 19 июля, снова превысила 30°C.

Уже второй год подряд за Северным полярным кругом бушуют пожары. Спутниковые снимки показали степень охвата поверхности пожарами. Огненный фронт самого северного в настоящее время активного арктического лесного пожара теперь находится над 71,6° с.ш., менее чем в 8 километрах от Северного Ледовитого океана.

Федеральная служба России по гидрометеорологическому и экологическому мониторингу (Росгидромет) сообщила, что по данным спутникового мониторинга 22 июля на территории Сибири было 188 точек вероятного пожара.

Сибирская жара прошлой весной ускорила отступление льда вдоль арктического побережья России, в частности с конца июня, что привело к очень низкой протяжённости морского льда в морях Лаптевых и Баренцевом.

В отличие от этого, лёд в других областях арктических морей, по-видимому, соответствует среднему за период с 1981 по 2010 год уровню для этого времени года.

С полным текстом релиза можно ознакомиться по ссылке: https://public.wmo.int/en/media/news/siberia-heat-fire-and-melting-ice-0

Подземные воды обеспечивают критическое снабжение пресной водой, особенно в засушливых регионах, где доступность поверхностных вод ограничена. Воздействие изменения климата на запас подземных вод может повлиять на устойчивость ресурсов пресной воды. Авторы использовали интерактивную климатическую модель, чтобы исследовать изменения запаса подземных вод в семи критических водоносных горизонтах, которые, согласно спутниковым наблюдениям, были значительно повреждены. Они оценили потенциальное климатическое воздействие на изменения запаса подземных вод в течение 21-го века в рамках сценария RCP8.5. Результаты показывают, что климатически обусловленные воздействия на изменения запаса подземных вод не обязательно отражают долгосрочную тенденцию осадков; вместо этого эта тенденция может быть результатом усиления суммарного испарения и уменьшения таяния снега, что в совокупности приводит к различным реакциям изменений запаса подземных вод в разных водоносных горизонтах. Авторы также сравнили климатические и антропогенные воздействия на запас подземных вод. Снижение запаса подземных вод в основном связано с совокупным воздействием их перемещения и климатических воздействий; однако вклад уменьшения запаса подземных вод может легко превысить естественное пополнение.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-020-17581-y.pdf

Прогнозируется, что в будущем в высоких широтах Земли будет тёплое и влажное лето, но последствия такого потепления в почве и оттаивание многолетней мерзлоты плохо изучены. Авторы представляют 2750 замеров глубин протаивания к концу лета, представляющих диапазон характеристик растительности на Внутренней Аляске, измеренный за 5-летний период. Они включили первое и третье, среди самых влажных, лето за 91 год наблюдений и три лета с осадками, близкими к средним историческим значениям. Рост количества осадков привёл к более глубокому оттаиванию на всех участках с увеличением оттаивания на 0,7 ± 0,1 см на 1 см «дополнительного» дождя. Повреждённые и заболоченные участки были наиболее уязвимыми для оттепели, обусловленной рельефом, с ~ 1 см поверхностного оттаивания на «дополнительный» 1 см дождя. Многолетняя мерзлота в тундровых, смешанных и хвойных лесах была менее чувствительна к вызванным дождём оттепелям. Простая модель энергетического баланса даёт значения сезонного оттаивания, меньшие, чем линейная регрессия представленных измерений, но обеспечивает оценку первого порядка роли зависящих от дождей тепловых потоков в высокоширотной наземной многолетней мерзлоте. Это исследование свидетельствует о существенном оттаивании многолетней мерзлоты при прогнозируемом росте количества летних осадков на большей части арктического региона.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-020-0130-4.pdf

Континентальные осадки определяют масштабы и характер наземных экосистем и деятельность человека в них. Осадки возникают от влаги, поступающей либо непосредственно из океана, либо повторно циркулирующей с поверхности самих континентов. Как процессы, контролирующие испарение, так и основные механизмы переноса влаги чётко различаются между океаном и континентом, поэтому в условиях изменяющегося климата можно ожидать, что взаимосвязь между осадками океанического и наземного происхождения изменится в глобальном и региональном масштабах, а также влияние этих двух основных компонентов скажется на глобальных и региональных трендах общего количества осадков, особенно в тропических регионах. Авторы описывают основанный на методе Лагранжа подход для оценки осадков в исследуемом регионе с учётом пропорций влаги, переносимой из двух источников (океана и континента), чтобы показать, что процент осадков океанического происхождения в глобальном масштабе увеличился в нынешнем климате (1980-2016 гг.). Наибольший наблюдаемый рост скорости имеет место в тропических регионах; кроме того, тренды осадков в этих регионах контролируются трендами осадков, для которых источником влаги является океан.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-020-00133-y.pdf