Инвазивные чужеродные виды являются основным фактором глобальных изменений, влияющим на биоразнообразие, экосистемные услуги и средства к существованию людей. Для документирования этих воздействий авторы представляют Глобальный набор данных о воздействии инвазивных чужеродных видов (Global Impacts Dataset of Invasive Alien Species, GIDIAS), набор данных о положительном, отрицательном и нейтральном воздействии инвазивных чужеродных видов на природу, вклад природы в жизнь людей и хорошее качество жизни. Этот набор данных взят из тематического оценочного отчёта Межправительственной научно-политической платформы по биоразнообразию и экосистемным услугам (Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services, IPBES). Данные были собраны из опубликованных источников, включая серую литературу, в которой сообщалось о прямом наблюдении воздействия инвазивных чужеродных видов. Все записи о воздействии содержат до 52 полей контекстной информации и пытаются связать воздействия с глобальным стандартом «классификация воздействия на окружающую среду для чужеродных таксонов» (environmental impact classification for alien taxa, EICAT) и «классификация социально-экономического воздействия для чужеродных таксонов» (socio-economic impact classification for alien taxa, SEICAT). GIDIAS включает в себя более 22000 записей о воздействиях, вызванных 3353 инвазивными чужеродными видами (растения, позвоночные, беспозвоночные, микроорганизмы) со всех континентов и областей (наземные, пресноводные, морские), извлечённых из более чем 6700 источников. Авторы намерены сделать GIDIAS глобальным ресурсом для исследования и управления различными воздействиями инвазивных чужеродных видов по таксонам и регионам.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-05184-5

Эффект городского острова тепла (urban heat island, UHI) существенно влияет на городскую среду и качество жизни, однако исследования, сравнивающие прибрежные и расположенные вдали от моря («внутренние») города, относительно недостаточны. В этом исследовании с использованием набора данных MYD11A2 анализируется пространственно-временная эволюция температуры поверхности земли (land surface temperature, LST) и индекс интенсивности поверхностного городского острова тепла (surface urban heat island intensity index, SUHIII) в Пекине (внутренняя часть) и Даляне (побережье) с 2003 по 2023 гг., изучаются движущие факторы с 2003 по 2018 гг. и предлагаются стратегии смягчения последствий для аналогичных городов. Основные выводы: (1) SUHIII в Пекине на 0,45°C выше, чем в Даляне в летние дни, в то время как SUHIII в Даляне на 0,24°C больше, чем в Пекине в зимние ночи, вероятно, из-за морского климата Даляня, который повышает ночные LST и усиливает зимний SUHIII. (2) Оба города демонстрируют схожие тенденции в LST и SUHIII, с колебаниями до 2010 года, ростом после 2011 года и пиком в 2023 году, при этом расширение зон островов тепла происходит в основном в пригородных районах. (3) С 2003 по 2018 гг. средняя годовая максимальная дневная температура является основным фактором, способствующим SUHIII, за ней следуют эвапотранспирация и плотность населения, а индекс улучшенной растительности EVI является основным смягчающим фактором. Осадки Пекина ослабляют SUHIII, в то время как осадки Даляня способствуют ему. Прибрежные города должны сосредоточиться на планировании водоёмов и водно-болотных угодий для смягчения последствий возникновения островов тепла, особенно в таких районах, как Далянь, на которые распространяются осадки.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/17/10/1793   

Загрязнение воздуха ежегодно становится причиной миллионов преждевременных смертей, что приводит к широкому внедрению мер по обеспечению чистоты воздуха. Количественная оценка эффективности таких мер имеет решающее значение для управления качеством воздуха. Нормализация погоды на основе машинного обучения (Machine learning-based weather normalization, ML-WN) использовалась для изоляции метеорологических влияний от изменений, связанных с выбросами; однако она имеет свои ограничения, особенно когда происходят резкие сдвиги выбросов, например, после вмешательства. Авторы разработали логическую структуру оценки, основанную на парных наборах данных наблюдений и тесте «алгебры ML» (т.е. «коммутации» шага нормализации), чтобы показать, что ML-WN значительно недооценивает немедленные эффекты краткосрочных вмешательств на NO_X, при этом расхождения достигают 42% для вмешательств продолжительностью в одну неделю. Это открытие ставит под сомнение предположения о надёжности ML-WN для оценки краткосрочных политик, таких как экстренное управление дорожным движением или эпизодические события загрязнения. Авторы предлагают усовершенствованный подход (MacLeWN), который явно учитывает время вмешательства, снижая ошибки недооценки >90% в идеализированных, но правдоподобных случаях. Они применили оба подхода для оценки воздействия изоляции COVID-19 на NO_X, измеренного на Marylebone Road, Лондон. В течение одной недели после изоляции ML-WN оценивает примерно на 17% меньшее сокращение NO_X по сравнению с MacLeWN, и такая недооценка уменьшается по мере увеличения продолжительности политики, снижаясь до ~10% в течение одного месяца и становясь незначительной через три месяца. Выводы авторов указывают на важность тщательного выбора методологий оценки для вмешательств в качество воздуха, предполагая, что ML-WN следует дополнять или корректировать при оценке краткосрочных политик. Повышение интерпретируемости модели также имеет решающее значение для получения заслуживающих доверия оценок и улучшения оценок политики.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2025-1376/

Глобальный энергетический бюджет имеет важное значение для понимания антропогенного изменения климата. Согласно ему, запасы энергии в тепловых резервуарах Земли определяются дисбалансом в верхней части атмосферы между радиационным воздействием (приводящим к изменению климата) и радиационной реакцией (противостоящей воздействию). Авторы вывели энергетический дисбаланс Земли из реконструкции потепления океана. Результат улучшает замыкание глобального энергетического бюджета за 1880–2020 гг. по сравнению с предыдущими исследованиями. Были обнаружены две различные фазы в глобальном энергетическом бюджете. Энергетический дисбаланс Земли тесно связан с воздействием в 1880–1980 гг., но был меньше половины воздействия в 2000–2020 гг. То есть доля воздействия, которая пошла на нагревание Земли, была меньше в последние десятилетия, чем в более ранние периоды.

Глобальный энергетический бюджет имеет основополагающее значение для понимания изменения климата. Согласно ему, дисбаланс в верхней части атмосферы между радиационным воздействием (приводящим к изменению климата) и радиационной реакцией (противостоящей воздействию) равен запасу энергии в тепловых резервуарах Земли (т.е. в океане, в атмосфере, на суше и в криосфере). Около 90% энергетического дисбаланса Земли хранится в виде содержания тепла во внутренних слоях океана, которое плохо изучено до 1960 года. Авторы реконструируют энергетический дисбаланс Земли с 1880 года, выводя потепление подповерхностного океана из поверхностных наблюдений с помощью подхода функции Грина. Представленная оценка энергетического дисбаланса Земли согласуется с лучшими текущими оценками радиационного воздействия и радиационной реакции в период 1880–2020 гг. В этом исследовании согласованность улучшена по сравнению с предыдущими. Были обнаружены две отдельные фазы в глобальном энергетическом бюджете. В 1880–1980 гг. энергетический дисбаланс Земли тесно следовал за радиационным воздействием. Однако после 1980 года он увеличивался медленнее, чем воздействие; в 2000–2020 гг. дисбаланс составил менее 50% воздействия. При моделировании исторических изменений климата средний модельный энергетический дисбаланс согласуется с наблюдениями в пределах неопределённостей, но отдельные модели со «слабой» реакцией на антропогенный аэрозоль лучше согласуются с наблюдениями, чем модели с «сильной» реакцией. Поскольку глобальный энергетический бюджет до и после 1980 года подразумевает совершенно разное глобальное потепление в будущем, необходимы дальнейшие исследования, чтобы лучше понять причину этих исторических изменений.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2408839122

Урожайность основных культур является ключевым фактором, определяющим доступность продовольствия и размер площадей земли и других ресурсов, используемых в сельском хозяйстве. Авторы обобщают данные о том, как изменилась погода, с которой столкнулись эти культуры, и как эти изменения повлияли на урожайность. Большинство регионов выращивания культур испытали как быстрое потепление, так и атмосферную засуху, со значительными отрицательными последствиями для глобальной урожайности трёх из пяти культур. Модели могут в значительной степени воспроизводить эти изменения и последствия с двумя важными исключениями — они преувеличивают потепление и засуху в Северной Америке и преуменьшают засуху в большинстве других регионов умеренных широт. Высказаны идеи, которые могут помочь направить усилия по адаптации и усовершенствованию моделей.

Попытки предвидеть и адаптироваться к будущему климату могут выиграть от исторического опыта. Авторы изучили агроклиматические условия за последние 50 лет для пяти основных культур по всему миру. В большинстве регионов наблюдалось быстрое потепление относительно межгодовой изменчивости, при этом 45% летних и 32% зимних посевных площадей потеплели более чем на два среднеквадратических отклонения (σ). Дефицит давления пара, ключевой фактор водного стресса растений, также увеличился в большинстве регионов умеренных широт, но не в тропиках. Тенденции осадков, хотя и важные в некоторых местах, в целом были ниже 1σ. Результаты исторических климатических моделей показывают, что наблюдаемые изменения климата были бы хорошо предсказаны моделями, работающими с историческими воздействиями, но с двумя основными сюрпризами: i) модели существенно переоценивают объём потепления и высыхания, испытываемых летними культурами в Северной Америке, и ii) модели недооценивают увеличение дефицита давления пара в большинстве регионов возделывания сельскохозяйственных культур в умеренных широтах. Связывая агроклиматические данные с урожайностью сельскохозяйственных культур, авторы пришли к заключению, что климатические тенденции привели к тому, что текущая мировая урожайность пшеницы, кукурузы и ячменя оказалась на 10, 4 и 13% ниже, чем она могла бы быть в противном случае. Эти потери, вероятно, превысили эффект от увеличения концентрации CO₂ за тот же период, тогда как обратная ситуация имела место для сои и риса. Совокупные глобальные потери урожая очень похожи на то, что предсказывали модели, причём два указанных выше смещения в значительной степени компенсируют друг друга. Смещения результатов климатических моделей в воспроизведении тенденций дефицита давления пара могут частично объяснить неэффективность некоторых адаптаций, предсказанных модельными исследованиями, таких как переход фермеров на сорта с более длительным сроком созревания.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2502789122

В наборе данных представлены глобальные береговые линии, карты вероятности появления воды и приливные зоны, полученные из большой коллекции многоспектральных изображений спутников Maxar (ранее DigitalGlobe) в период с 2009 по 2023 гг. Извлечённые береговые линии соответствуют средней высоте прилива всех полученных изображений в определённом месте, при этом смоделированная высота прилива включена в продукт. Эти продукты предоставляются с высоким пространственным разрешением 2 м по всему миру. Продукты береговой линии сравниваются со стандартными продуктами береговой линии от NOAA. Данные о вероятности появления воды и береговой линии используются для создания прибрежных приливных зон, которые представляют собой горизонтальную протяжённость водного покрова во время перехода от отлива к приливу. Приливные зоны — это динамические регионы, которые можно признать чувствительными прибрежными районами к изменениям уровня моря. Обнаружена самая большая приливная зона в юго-центральной части Аляски, общей площадью 124,7 км² и шириной 3,8 км. Продукт береговой линии высокого разрешения может поддерживать управление прибрежными ресурсами и планирование, а также изменения береговой линии, соответствующие повышению уровня моря.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-05180-9

Атмосферные реки переносят тепло и влагу из более низких широт в Арктику, способствуя потере морского льда. Поскольку потепление климата и сокращение протяжённости морского льда продолжаются, понимание того, как развиваются арктические атмосферные реки, имеет важное значение. Хотя исследования показывают увеличение числа арктических атмосферных рек и штормов, всестороннее понимание их изменяющегося поведения, сезонных закономерностей и воздействия на морской лёд остаётся неполным. В этом исследовании изучаются изменяющаяся динамика арктических атмосферных рек в ответ на потепление климата, движущие силы этих изменений и их влияние на морской лёд. Используя модель Community Earth System Model, Version 2 (CESM2), авторы обнаружили, что CESM2 эффективно воспроизводит арктические атмосферные реки по сравнению с ERA5. Для анализа атмосферных рек в различных климатических условиях были применены три метода обнаружения: использование текущих климатических порогов, масштабирование порогов с прогнозируемыми будущими изменениями влажности и расчёт уникальных порогов для каждого десятилетия. Полученные результаты показывают увеличение частоты и интенсивности атмосферных рек в будущем, причём изменения в значительной степени зависят от выбранного определения атмосферных рек. В зависимости от метода установлено, что увеличение частоты атмосферных рек составляет от 30%–50% до 400% или даже показывает снижение в некоторых регионах. Осенью и зимой в Северной Атлантике наблюдается увеличение частоты атмосферных рек, в то время как более интенсивные атмосферные реки имеют место в северной части Тихого океана летом. Также исследовано влияние будущих атмосферных рек на морской лёд, при этом обнаружено суммарное увеличение потери морского льда, особенно зимой и весной. Степень потери морского льда очень чувствительна к используемому методу обнаружения атмосферных рек.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024JD042521

Картирование загрязнения воздуха с высоким пространственным разрешением имеет важное значение для понимания, управления и смягчения неблагоприятных последствий загрязнения воздуха. Текущие подходы к мониторингу загрязнения воздуха страдают от ограниченного пространственного охвата и разрешения. Искусственный интеллект имеет большие перспективы для решения этих проблем, однако его применение в мониторинге загрязнения воздуха остаётся на начальной стадии, сталкиваясь с ограниченной переносимостью в отношении маркированных и неравномерно распределённых данных низкого качества. Здесь авторы представили функцию знакового расстояния Height-Field (HF-SDF), инновационное неявное трёхмерное представление, для реконструкции карт концентрации загрязнения воздуха из грубых, неполных данных, что обеспечивает как обширный пространственный охват, так и результаты мелкого масштаба с мощной переносимостью. HF-SDF изучает непрерывную и переносимую модель картирования, интегрирующую сеть автодекодера с геометрическим ограничением, предлагая гибкое разрешение. Оценка использует данные реанализа и спутниковые наблюдения, достигая показателей точности 96% и 91% соответственно. HF-SDF открывает огромные перспективы в совершенствовании мониторинга загрязнения воздуха, предоставляя информацию о пространственной неоднородности распределения загрязнений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-025-01044-6

Глобальный рост растительности динамически зависит от гидрологических процессов и регулируется ими. Понимание реакций растительности на динамику наземных запасов воды имеет решающее значение для прогнозирования устойчивости экосистем и руководства управлением водными ресурсами в условиях изменения климата. В этом исследовании изучались глобальные реакции растительности на аномалию наземных запасов воды с использованием наборов данных нормализованного вегетационного индекса NDVI и аномалий наземных запасов воды с января 2004 года по декабрь 2023 года. Авторы предложили метод анализа временного лага Пирсона-ACF, сочетающий динамическое управление окнами и повышенную точность для захвата пространственных корреляций и эффектов временного лага в реакциях растительности на изменения наземных запасов воды. Результаты показали следующее: (1) Положительные корреляции NDVI и аномалий наземных запасов воды были заметны в низкоширотных тропических регионах, тогда как отрицательные реакции наблюдались в основном к северу от 30° с. ш. и в южноамериканских тропических лесах, охватывающих 38,96% мировых земель с растительностью. (2) Модели реагирования различались в зависимости от типа растительности: кустарники, луга и пахотные земли демонстрировали короткие задержки (1–4 месяца), в то время как древесный покров, травянистые водно-болотные угодья, мангровые заросли, мох и лишайники обычно демонстрировали отсроченные реакции (8–9 месяцев). (3) Значительная двунаправленная причинность по Грейнджеру была выявлена ​​в 16,39% растительных регионов, в основном в Восточной Азии, центральной части Северной Америки и центральной части Южной Америки. Эти результаты подчеркнули жизненно важную роль растительности в глобальном водном цикле, что подтверждает прогнозирование растительности, планирование водных ресурсов и адаптивное управление водными ресурсами в регионах с дефицитом воды.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/17/10/1701

Климатические модели дают самые разные прогнозы относительно того, что произойдет с этим важным океаническим течением, но большинство из них предсказывают, что оно ослабеет или прекратится.

По мере того как пресная вода от таяния ледников, речного стока и осадков попадает в Северный Ледовитый океан, круговое течение, называемое круговоротом Бофорта, удерживает её у поверхности, медленно выпуская воду в Атлантический океан в течение десятилетий. Рост глобальных температур может ослабить ветровые режимы, поддерживающие его вращение, что способно замедлить или даже остановить течение и высвободить поток пресной воды с объёмом, сопоставимым с объёмом Великих озёр. Этот потоп охладит и опреснит окружающие Северный Ледовитый океан и Северную Атлантику, повлияв на морскую жизнь и рыболовство и, возможно, нарушив погодные условия в Европе.

Атанас и др. (Athanase et al.) проанализировали структуры циркуляции круговорота Бофорта, используя 27 климатических моделей из проекта CMIP6, которые легли в основу последнего отчёта Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК).

Прежде чем попытаться предсказать будущее поведение круговорота, исследователи обратились к прошлому. Чтобы оценить, насколько хорошо модели CMIP6 отражают поведение круговорота, они сравнили данные того, как круговорот вёл себя на самом деле, с расчётами моделей CMIP6 того, как он себя вёл, учитывая известные условия в океане и атмосфере.

Оказывается, большинство моделей CMIP6 не очень хорошо отражают поведение круговорота. Некоторые модели не предсказывали никакой циркуляции, когда она явно имела место. Другие переоценивали площадь или силу круговорота, смещали его слишком далеко на север или неточно оценивали толщину морского льда в круговороте. Одиннадцать моделей дали оценки толщины морского льда, которые исследователи назвали «неприемлемыми».

Несмотря на эти проблемы, исследователи продвинулись вперёд, используя 18 моделей CMIP6, которые наиболее точно отражали истинное поведение круговорота, чтобы предсказать, как циркуляция может измениться при двух будущих сценариях выбросов: промежуточных и высоких. Большинство протестированных моделей показали, что циркуляция круговорота значительно снизится к концу этого столетия, но их прогнозы относительно точного времени начала этого процесса варьировались от 2030-х до 2070-х годов. Три модели предсказывали, что круговорот вообще не прекратит вращение.

Круговорот, скорее всего, исчезнет, ​​если выбросы останутся высокими, но он может стабилизироваться как меньший круговорот, если выбросы будут только умеренными, обнаружили исследователи. Несмотря на существенную неопределённость, результаты являются напоминанием о том, что когда дело доходит до предотвращения самых разрушительных последствий изменения климата, «каждая доля градуса имеет значение», пишут они.
(Journal of Geophysical Research: Oceans, https://doi.org/10.1029/2024JC021873, 2025)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/the-uncertain-fate-of-the-beaufort-gyre