Опрос экспертов показал, что неопределённость в оценках глобального уровня метана во многом связана с данными о пресной воде, растительности и прибрежных районах 

Точные оценки уровней парниковых газов в атмосфере необходимы для понимания и устранения причин изменения климата. Особый интерес представляет атмосферный метан, концентрация которого увеличилась на 160% с доиндустриальных времен и на его долю приходится 35% потепления от парниковых газов с 2010 по 2019 гг.

Глобальный бюджет метана (ГБМ) «дебютировал» в 2016 году и предназначен для отслеживания тенденций и оценок как антропогенных, так и природных выбросов метана. Обновлённый в 2020 году ГБМ объединяет исследования, основанные на подходе «сверху вниз» оценки, которые дают широкую картину источников и стоков метана на региональном уровне, и исследования на основе подхода «снизу вверх», которые дают более детальное представление о конкретных источниках выбросов. Но неопределённости (количественные оценки ошибок) в данных, лежащих в основе ГБМ, варьируются от сектора к сектору.

 Розентретер и др. (Rosentreter et al.) опросили 53 экспертов по метану, включая разработчиков моделей и эмпириков, чтобы узнать о величине, распределении и типах неопределённостей в измерениях глобальных источников и стоков метана. Экспертов попросили оценить уровни неопределённости, связанные с различными источниками и стоками метана, такими как водно-болотные угодья, ископаемое топливо и лесные пожары. Их также попросили поделиться своими личными уровнями достоверности (субъективная мера в диапазоне от «очень низкой достоверности» до «очень высокой достоверности», не относящаяся к статистической достоверности) для ряда оценок выбросов метана как «сверху вниз», так и «снизу вверх» в таких секторах, как ископаемое топливо, поглощение почвы, а также сельское хозяйство и отходы. 

Эксперты оценили категорию «другие природные источники» ГБМ как имеющую как самую высокую неопределённость, так и самую низкую достоверность, что отражает неопределённость в данных о выбросах метана из таких источников, как пресная вода, растительность, прибрежные и океанские районы, а также в параметрах моделей водно-болотных угодий. Доверие было особенно низким в оценках «снизу вверх» этих источников. В дополнение к этим результатам около 67% опрошенных экспертов считают, что к 2050 году атмосферный метан будет играть более важную роль в глобальном потеплении. 

Авторы предполагают, что вместо того, чтобы называть выбросы метана естественными или антропогенными, выбросы следует классифицировать по градиенту между ними. Используя этот метод, они подсчитали, что более 76% глобальных выбросов метана либо полностью вызваны деятельностью человека, либо связаны с влиянием человека, что примерно на 26% выше, чем антропогенный вклад, предполагаемый ГБМ 2020 года. Они также предлагают способы уменьшить неопределённость в ГБМ, включая дальнейшее исследование роли таяния многолетней мерзлоты и расширение сетей наблюдения за метаном в плохо контролируемых регионах (Earth’s Future, https://doi.org/10.1029/2023EF004234, 2024).

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/fifty-three-experts-weigh-in-on-the-global-methane-budget

Примерно 11% населения мира проживает в пределах 10 км от береговой линии океана, и этот процент, вероятно, увеличится в течение оставшейся части XXI века из-за урбанизации и экономического развития. В условиях изменения климата прибрежным сообществам будет угрожать растущий ущерб из-за повышения уровня моря, сопровождаемого ураганами, штормовыми нагонами и прибрежными наводнениями, эрозией береговой линии и проникновением морской воды в почву. Хотя за последнее десятилетие было выдвинуто множество предложений по защите прибрежных территорий с использованием методов адаптации, чтобы справиться с глубокими неопределённостями, связанными с изменением климата, представленный обзор потенциального воздействия повышения уровня моря на устойчивость прибрежных сообществ показывает, что эти методы адаптации не были основаны на целях устойчивости сообщества или восстановления. Более того, поскольку повышение уровня моря, вероятно, продолжится в следующем столетии, периодические изменения в этих целях могут быть необходимы для государственного планирования и снижения рисков. Наконец, разработка общественной политики должна основываться на количественном анализе жизненного цикла с учётом рисков, чтобы обеспечить общественную поддержку необходимых значительных государственных инвестиций. Авторы предлагают потенциальные направления исследований для определения эффективных методов адаптации на основе пробелов, выявленных в этом обзоре, кульминацией которых является структура принятия решений, основанная на целях и показателях устойчивости сообщества, а также анализе рисков в течение жизненного цикла инфраструктуры сообщества.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-024-03763-w

В последние десятилетия в Восточной Сибири часто происходили бореальные лесные пожары, что приводило к увеличению выбросов углекислого газа и загрязняющих веществ. Однако неясно, какие факторы способствовали недавнему увеличению числа лесных пожаров. Здесь, используя данные, авторы показывают, что фоновое потепление в восточно-сибирской Арктике, связанное с сокращением площади морского льда в российской Арктике летом, объясняет ~79% увеличения летнего дефицита давления водяного пара, контролировавшего лесные пожары над восточной Сибирью в 2004-2021 гг., а оставшиеся ~21% обусловлены внутренней изменчивостью атмосферы, связанной с изменением сибирских блокирующих событий. Также показано, что события сибирского блокирования происходят в более высоких широтах, являются более постоянными, имеют более крупные зональные масштабы и более медленное затухание из-за меньших меридиональных потенциальных градиентов завихрённости, вызванных более сильным фоновым потеплением под нижним морским льдом. Эти изменения приводят к более устойчивому, широко распространённому и интенсивному потеплению в высоких широтах и ​​ дефициту давления водяного пара, что способствует недавнему увеличению числа лесных пожаров в высоких широтах Восточной Сибири.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-49677-0

Бореальные реки и ручьи являются важными источниками выбросов углекислого газа (CO₂) и метана (CH₄) в атмосферу. Тем не менее, меры контроля и масштабы этих выбросов остаются весьма неопределёнными, поскольку текущие оценки основаны главным образом на косвенных и дискретных измерениях потоков. В этом исследовании авторы представляют и анализируют самый длинный набор данных о потоке CO₂ и первый в мире набор данных о потоке CH₄, измеренный методом вихревой ковариации над рекой. Полевая кампания (KITEX) проводилась в июне–октябре 2018 года на реке Китинен, крупной зарегулированной реке со среднегодовым расходом 103 м³/с, расположенной на севере Финляндии. Система вихревой ковариации была установлена ​​на плавучей платформе, где река имела ширину 180 м и максимальную глубину 7 м. Река в среднем была источником выбросов CO₂ и CH₄ в атмосферу. Средний поток CO₂ составил 0,36 ± 0,31 мкмоль м^-2 с^-1, а наибольший месячный поток наблюдался в июле. Средний поток CH₄ составил 3,8 ± 4,1 нмоль м^-2 с^-1 и также был самым высоким в июле. В полдень в июне река иногда выступала в качестве чистого поглотителя CO₂. В июне–августе ночной поток CO₂ был выше дневного. Поток CH₄ не показал статистически значимого суточного хода. Результаты множественного регрессионного анализа говорят, что характер среднесуточных и недельных потоков CO₂ во многом объясняется парциальным давлением CO₂ в воде (pCO_2w), фотосинтетически активной радиацией, скоростью потока воды и скоростью ветра. Было обнаружено, что температура поверхности воды и скорость ветра являются основными регулирующими факторами потоков CH₄.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-1644/

В этом исследовании изучается глобальное совпадение между распределением видов и возникновением землетрясений, ураганов, цунами и извержений вулканов, чтобы показать, что 10% из всех 34 035 оценённых наземных позвоночных (5,7% птиц, 7% млекопитающих, 16% амфибий и 14,5% рептилий) подвергаются риску как минимум из-за одного природного опасного явления, а 5,4% находятся в группе высокого риска. Виды высокого риска встречаются в основном в тропиках и на островах. Воздействие стихийных бедствий может усилить антропогенные факторы, тем самым усугубляя их воздействие. Таким образом, стратегии сохранения, такие как интенсивное управление популяциями in situ и ex situ и создание страховых популяций, могут стать решающими для выживания этих видов в ближайшие десятилетия. 

Часто упускаемый из виду вопрос кризиса биоразнообразия заключается в том, как стихийные бедствия способствуют риску исчезновения видов. Чтобы решить эту проблему, авторы исследовали, как четыре стихийных бедствия — землетрясения, ураганы, цунами и извержения вулканов — перекрываются с ареалами распространения амфибий, птиц, млекопитающих и рептилий, которые имеют либо узкое распространение, либо популяции с небольшим количеством взрослых особей. Чтобы оценить, какие виды подвергаются риску от этих стихийных бедствий, авторы объединили частоту и масштабы каждого стихийного бедствия, чтобы оценить их воздействие. Они считали виды, находящимися в зоне риска, если они пересекались с регионами, где исторически возникало какое-либо из четырёх опасных природных явлений (n = 3722). Те виды, по крайней мере четверть ареала которых подверглись высокому относительному воздействию, считались подверженными высокому риску (n = 2001) исчезновения из-за опасных природных явлений. Всего в группе высокого риска находились 834 рептилии, 617 амфибий, 302 птицы и 248 млекопитающих, которые были распространены в основном на островах и в тропиках. Ураганы (n = 983) и землетрясения (n = 868) затронули большинство видов, тогда как цунами (n = 272) и извержения вулканов (n = 171) - значительно меньшее число видов. Регионом с наибольшим числом видов, подвергающихся высокому риску, было Тихоокеанское огненное кольцо*, особенно из-за вулканов, землетрясений и цунами, в то время как виды высокого риска, связанные с ураганами, были сконцентрированы в Карибском море, Мексиканском заливе и северо-западной части Тихого океана. Это исследование предоставляет важную информацию о видах, находящихся под угрозой из-за стихийных бедствий, и может помочь в природоохранной деятельности и усилиях по обеспечению их выживания.

*Тихоокеанское огненное кольцо охватывает весь Тихий океан, зону протяжённостью около 40 000 км, в которой происходят многочисленные землетрясения и извержения вулканов.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2321068121

Быстрое потепление Арктики, сопровождающееся таянием ледников и морского льда, имеет серьёзные последствия для климата, экосистем Земли и экономики. Последние данные свидетельствуют о том, что эффект затемнения снега, вызванный светопоглощающими частицами, такими как отложения чёрного углерода, может сильно повлиять на быстрое потепление в Арктике. Однако по-прежнему отсутствует ансамблевое моделирование с использованием моделей высокого разрешения для изучения воздействия эффекта затемнения снега, возникающего в результате отложений чёрного углерода, на энергетический баланс поверхности Арктики. Путём интеграции физической модели снега, льда, аэрозоля и радиации (SNICAR) с полярно-оптимизированной версией модели метеорологических исследований и прогнозирования (Polar-WRF) это исследование было направлено на количественную оценку воздействия эффекта затемнения снега из-за отложений чёрного углерода и анализ взаимосвязи между массой аэрозоля чёрного углерода в снеге (представленной высотой снега) и уменьшением альбедо снега. Результаты моделирования показывают, что осаждение чёрного углерода может напрямую влиять на энергетический баланс поверхности за счёт уменьшения альбедо снега и соответствующего радиационного воздействия. В среднем осаждение чёрного углерода при концентрации 50 нг/г вызывает радиационное воздействие 1,6 Вт/м² при автономном моделировании (без обратной связи с поверхностью) и 1,4 Вт/м² при онлайн-моделировании (с обратной связью с поверхностью). Высокие радиационные воздействия, вызванные отложениями чёрного углерода, достигали 1–4 Вт/м² и в основном наблюдались в Гренландии, на Баффиновых островах и в Восточной Сибири, где преобладают районы с глубоким снегом и его большой плотностью. Изменения альбедо снега действительно тесно связаны с массой аэрозолей чёрного углерода. Примечательно, что была установлена ​​чёткая линейная связь между высотой снега и уменьшением альбедо снега: коэффициент корреляции превышает 0,9, а значение R² больше 0,85, когда глубина снега невелика. Однако по мере увеличения глубины снежного покрова влияние чёрного углерода на альбедо снега постепенно уменьшается, пока не достигнет пикового значения, когда снежный покров станет достаточно оптически толстым. Регионы с глубоким снежным покровом, такие как Гренландия, как правило, проявляют большую чувствительность к отложениям чёрного углерода из-за более высокой абсолютной массы чёрного углерода и большей продолжительности эффекта затемнения снега. Для данной средней по столбу концентрации чёрного углерода в снегу воздействие эффекта затемнения снега примерно на 25–41% сильнее в районах с глубоким заснеженным покровом, чем в районах с неглубоким заснеженным покровом, что приводит к увеличению таяния снега на 19–40%. Сравнение автономного и онлайн-связанного моделирования с использованием Polar-WRF/Noah-MP и SNICAR позволило получить ценную информацию о критических механизмах и ключевых факторах, влияющих на изменения в поверхностной теплопередаче из-за воздействия эффекта затемнения снега, вызванного отложениями чёрного углерода в Арктике. Было замечено, что различные процессы, такие как таяние снега и взаимодействие суши с атмосферой, играют значительную роль в оценке изменений в приземном энергетическом балансе, вызванных отложением чёрного углерода. Примечательно, что автономное моделирование имеет тенденцию переоценивать воздействие эффекта затемнения снега, иногда более чем на 50%, из-за отсутствия учёта соответствующих процессов. В этом исследовании подчёркивается важность влияния снежных условий и взаимодействия поверхности и атмосферы на оценку воздействия эффекта затемнения снега в результате осаждения чёрного углерода. Поэтому необходимо уделить приоритетное внимание исследованиям моделирования с высоким разрешением, которые включают подробные физические процессы, чтобы улучшить понимание воздействия эффекта затемнения снега на изменение климата в Арктике.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-1717/

Глобальное потепление, вызванное деятельностью человека, не только оказывает влияние на фоновое состояние климата, но и может повлиять на его естественные колебания и внутреннюю изменчивость. В этом исследовании авторы используют четыре ансамбля начальных условий из структуры CMIP6 для изучения потенциальной эволюции внутренней изменчивости климата при различных путях потепления в XXI веке. Подученные результаты предполагают значительные изменения в естественной изменчивости климата и указывают на два различных режима, вызывающих эти изменения. Первое — это уменьшение внутренней изменчивости приземной температуры воздуха в высоких широтах и на ​​всех частотах, связанное со сдвигом к полюсам и постепенным исчезновением кромок морского льда, что, как показано, является важной составляющей внутренней изменчивости. Второе – усиление межгодовой изменчивости приземной температуры воздуха и осадков в низких широтах, что, по-видимому, связано с Эль-Ниньо – Южным колебанием (ЭНЮК). Этот второй режим вызывает особую тревогу, поскольку он может способствовать тому, что климат станет более нестабильным и менее предсказуемым, что окажет значительное воздействие на человеческие общества и экосистемы.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/14/JCLI-D-23-0606.1.xml

Высококачественные наблюдения профиля океана in situ имеют основополагающее значение для исследований океана и климата, а также для оперативных океанографических приложений. Здесь описана новая глобальная база данных профилей температуры под поверхностью океана под названием Chinese Academy of Science (CAS) Oceanography Data Center version 1 (CODC-v1). Эта база данных содержит более 17 миллионов профилей температуры за период 1940–2023 гг., полученных всеми доступными приборами. Основным источником данных является База данных Мирового океана (World Ocean Database, WOD), но CODC-v1 также включает некоторые данные ряда китайских институтов, которые недоступны в WOD. Качество данных контролируется (QC-ed) с помощью новой системы контроля качества, которая учитывает асимметрию локального распределения температуры, топографические барьеры и сдвиг распределения температуры из-за изменения климата. Погрешности в механических батитермографах (Mechanical Bathythermographs, MBT), расширяемых батитермографах (eXpendable Bathythermographs, XBT) и данных батометров (Bottle data, OSD) корректируются с использованием недавно предложенных схем, что делает CODC-v1 набором данных с коррекцией смещений. Эти аспекты гарантируют качество данных базы данных CODC-v1, что обеспечивает её пригодность для широкого спектра исследований и приложений океана и климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-024-03494-8

Несмотря на важность понимания характеристик городских выбросов парниковых газов и загрязнителей воздуха, лишь немногие исследования провели комплексные оценки в различных городских средах. Авторы сделали комплексную оценку характеристик выбросов парниковых газов и загрязнителей воздуха в семи городах Северного полушария с использованием наземных спектрометров с преобразованием Фурье. Последующий анализ в первую очередь был сосредоточен на соотношениях выбросов избыточных средних по столбу мольных долей монооксида углерода (CO) к диоксиду углерода (CO₂) (∆XCO:∆XCO₂) и метана (CH₄) к CO₂ (∆XCH₄:∆ХСО₂). Обнаружено, что коэффициенты выбросов значительно различаются в разных городах. Сянхэ (Китай) и Пасадена (США), известные своим сильным загрязнением воздуха, показали самые высокие коэффициенты выбросов. Примечательно, что в Сеуле (Южная Корея) показатель ∆XCO:∆XCO₂ (3,32 ± 0,10 ppb/ppm) был ниже, но относительно высокое отношение ∆XCH₄:∆XCO₂ (4,85 ± 0,04 ppb/ppm), что было сопоставимо со значением ∆XCH₄:∆XCO₂ для Сянхэ (5,15 ± 0,10 ppb/ppm), что позволяет предположить, что для смягчения последствий изменения климата в Сеуле могут потребоваться целевые стратегии сокращения выбросов CH₄.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023JD040562

Аэрозольные частицы являются важной частью системы Земли, но их концентрации неоднородны в пространстве и времени, а также различаются по размеру и составу. Частицы могут взаимодействовать с приходящей солнечной и исходящей длинноволновой радиацией, изменять свойства облаков, влиять на фотохимию и на качество приземного воздуха, изменять поверхностное альбедо снега и льда и модулировать поглощение углекислого газа сушей и океаном. Высокие концентрации твёрдых частиц на поверхности представляют собой серьёзную угрозу для здоровья населения. В литературе или в базах данных общественного здравоохранения имеется обширный набор данных, описывающих аэрозольные частицы, но они не были собраны для удобного использования сообществом, занимающимся моделированием климата и качества воздуха. Здесь авторы представляют новую подборку данных наблюдений за аэрозолями PM_2,5 и PM₁₀, уделяя особое внимание пространственной изменчивости на разных станциях наблюдения, включая состав, и демонстрируют метод сравнения наборов данных с результатами модели. В целом, на большей части планеты или даже на суше нет достаточных данных о приземных концентрациях и особенно о составе частиц, чтобы понять текущее их распределение. Большинство климатических моделей исключают 10–30% аэрозольных частиц как в фракциях PM_2,5, так и в PM₁₀ на больших территориях земного шара в их нынешних конфигурациях, причём наиболее важными неучтенными типами аэрозолей являются нитрат аммония и аэрозоли сельскохозяйственной пыли.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-1617/