Эти некогда редкие явления, становящиеся всё более распространёнными по мере потепления климата, в конечном итоге могут ускорить таяние льда.

В мае 2009 года странная погодная ситуация обрушилась на станцию ​​Принцессы Елизаветы, отдалённый бельгийский исследовательский форпост в Восточной Антарктиде. На фоне сильного снегопада воздух нагрелся почти на 20°C, до –11°C. За два дня шторм вызвал выпадение полметра снега в регионе, который обычно является пустынным и сухим.

Используя метеорологические данные со станции, метеоролог Ирина Городецкая, ныне работающая в Университете Порту, выявила ещё три подобных необычных шторма в последующие месяцы. Вместе они за несколько дней вызвали выпадение трёх четвертей от нормального годового количества снега, побив рекорды. Метеорологические карты показали, как мощная область низкого давления притянула влажный воздух на юг, где область высокого давления направила его прямо к замёрзшему континенту.

Эта картина, ранее никогда не описываемая в Антарктиде, очень напоминала то, что метеорологи в таких местах, как Калифорния, называют «атмосферными реками»: узкие потоки влажного воздуха, которые берут начало над тропическими океанами и переносятся на тысячи километров к суше, принося большое количество дождя или снега.

С момента появления четырёх атмосферных рек в 2009 году в регионе произошло ещё 30 подобных явлений. По словам Городецкой, движущей силой является изменение климата. «В более тёплом воздухе уровень влажности повысится, что сделает эти реки сильнее и более частыми». Недавнее исследование, опубликованное в журнале Communications Earth & Environment, делает аналогичный прогноз. «Наши модели прогнозируют, что к концу столетия число событий с достаточно высоким уровнем влажности, чтобы их можно было отнести к атмосферным рекам, может увеличиться вдвое», — говорит ведущий автор исследования Мишель Макленнан (Michelle Maclennan), метеоролог Британской антарктической службы.

Эти беспрецедентные всплески тепла и влаги могут угрожать стабильности прибрежных и шельфовых ледников, уже ослабленных десятилетиями потепления, предупредили исследователи на сентябрьской встрече по изменению климата в Антарктике в Королевском обществе Великобритании. «Эти системы, похоже, всё больше склонны к разрушению», — сказал Майк Бентли (Mike Bentley), геофизик из Даремского университета. По крайней мере, в одном случае атмосферная река, по-видимому, спровоцировала разрушение прибрежного шельфового ледника.

Городецкая продолжает изучать это явление различными способами, в том числе с помощью метеорологических зондов, запускаемых со станции Кинг Седжон в Южной Корее, расположенной на продуваемом ветрами острове к северу от Антарктического полуострова. Работа сложная, говорит она. «У нас есть специальное разрешение выходить в такую ​​погоду. Обычно никто другой этого не делает. Нас считают чудаками на станции». Штормовые ветры могут повредить метровые зонды ещё до того, как они поднимутся в воздух. «Сложность заключается в том, чтобы запустить зонд, не повредив его. Мы теряем много зондов. Это очень эмоционально».

Когда ей и её коллегам удаётся добиться успеха, поступают данные о необычных условиях в атмосферных реках. В Антарктиде обычно осадки выпадают в виде снега. Но когда приходит атмосферная река, частицы снега и льда могут таять по пути, говорит Городецкая. «Переходная зона от снега к дождю может находиться на высоте 2-3 километра». Тёплый, влажный воздух может распространяться далеко вглубь материка, принося сильные дожди или снег в обычно сухие регионы, говорит она.

Это может показаться полезным: Западно-Антарктический ледяной щит десятилетиями терял массу с увеличивающейся скоростью, поскольку ледники всё быстрее сползали в море. Но в 2022 году, «мы наблюдали такое количество осадков всего лишь от нескольких экстремальных событий, когда, если всё это сложить, [антарктический] ледяной щит набрал массу», — говорит метеоролог Кайл Клем (Kyle Clem) из Университета Виктории в Веллингтоне. Однако в долгосрочной перспективе интенсивные осадки могут иметь нежелательные последствия для льда.

Верхняя часть ледяного покрова обычно состоит из фирна — снега, испещрённого крошечными воздушными отверстиями, который действует как губка, впитывая любую накапливающуюся талую воду. Но большие объёмы мокрого снега, как правило, замерзают, образуя твёрдый слой, в результате чего талая вода или дождь скапливаются, а не впитываются, говорит Бентли. Тёмные лужи поглощают больше солнечного тепла, чем замёрзшая поверхность, что ускоряет таяние.

Если вода достигает скального основания, она может смазывать основание ледника и ускорять его скольжение к океану. Если же она скапливается в трещинах во льду, её вес может углублять и расширять их. Этот процесс может подготовить прибрежные шельфовые ледники к разрушению, говорит Бентли. Именно это, возможно, произошло с шельфовым ледником Конгер в Восточной Антарктиде — массивом размером с Лос-Анджелес, который внезапно распался в 2022 году.

По словам Бентли, шельф сокращался и истончался с 2000 года. «Но его обрушение произошло после того, как в марте 2022 года атмосферная река вызвала резкое повышение температуры в Восточной Антарктиде на 45°C. В начале года площадь ледяного шельфа составляла 1200 квадратных километров. Но в марте, во время этого интенсивного потепления, он просто исчез», — вспоминает Бентли.

И, что удивительно, это произошло без каких-либо признаков таяния поверхности. Сильные ветры во время шторма, вероятно, нанесли последний удар, заставив шельф расколоться на части, говорит Бентли. «Мы используем слово „ледниковый“ для описания медленных процессов, но это было поразительно быстро».

В 2024 году Восточная Антарктида пережила еще один очень тёплый период, на этот раз в разгар зимы. «Экстремальные явления, вызванные атмосферными реками, носят временный характер». Но это продолжалось несколько недель», — говорит Клем. Сейчас исследователи документируют последствия и размышляют о точной природе ещё одного редкого вида нарушений, которые, по-видимому, вызывают выбросы парниковых газов человеком в Антарктиде.

 

Ссылка: https://www.science.org/content/article/warm-humid-atmospheric-rivers-threaten-antarctica

 

Изменение погоды является одним из аспектов глобального потепления, которое потенциально представляет собой серьёзную проблему для человечества в ближайшие десятилетия. Некоторые климатические модели указывают на то, что из-за глобального потепления будущая погода станет более устойчивой, а аномалии температуры приземного воздуха будут длиться дольше. Однако на сегодняшний день наблюдаемое изменение устойчивости погоды не получило надёжного подтверждения. В данной работе авторы показывают, что устойчивость погоды, выраженная в температурных аномалиях, для всех типов погоды и сезонов, увеличилась за последние десятилетия в средних широтах Северного полушария. Это увеличение устойчивости связано с ускоренным ростом температуры в Арктике — арктическое потепление происходит быстрее, чем в среднем по планете — и, следовательно, с глобальным потеплением. Устойчивая погода может привести к экстремальным погодным явлениям, и для многих растений, таких как сельскохозяйственные культуры, устойчивость погоды может иметь разрушительные последствия, поскольку эти растения часто зависят от погодных колебаний. Поэтому полученные авторами результаты требуют дальнейшего изучения влияния устойчивости погоды на экстремальные погодные явления, биоразнообразие и мировое продовольственное снабжение.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-03050-1

 

Донные воды Антарктики (ДВА) формируются из плотных вод, опускающихся с континентального шельфа Антарктики в глубины океана. Опускание ДВА компенсируется возвратным потоком более лёгких вод, а возникающая в результате термохалинная циркуляция определяет плотностную стратификацию глубин океана, регулирует накопление тепла и углерода в океане и снабжает глубоководные районы кислородом. В данном обзоре авторы отмечают прогресс в понимании того, как и почему меняются ДВА, а также последствия для глубоководной термохалинной циркуляции. С середины 1980-х годов теплосодержание океана ниже 4000 децибар увеличивалось со скоростью 12,9 (±1,8) триллиона ватт, а ДВА уменьшались более чем на 50 децибар за десятилетие, причём более быстрое уменьшение толщины наблюдается ближе к источникам ДВА. Абиссальная циркуляция «опрокидывающихся» вод замедлилась в ответ на опреснение шельфовых вод при таянии ледников и изменения в формировании морского льда. Численные модели показывают, что эти тенденции ускорятся при прогнозируемом увеличении поступления талой воды. Приоритеты будущих исследований включают непрерывные наблюдения в глубоководных районах океана и на континентальном шельфе Антарктиды; изучение обратных связей между циркуляцией океана, морским льдом, образованием плотных вод и таянием шельфового льда и улучшение представления ДВА в океанических и климатических моделях.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-025-00750-2

Валежник, составляющий 15–20% надземной биомассы лесов, является важным, но недостаточно изученным компонентом потоков парниковых газов в экосистеме. В частности, сухостой может служить проводником для атмосферного потока углекислого газа (CO₂) и метана (CH₄), причём потоки варьируются в зависимости от условий окружающей среды. Авторы измерили потоки CO₂ и CH₄ от шести сухостоев вдоль градиента от возвышенности к водно-болотным угодьям в исследовательском лесу Хауленд (штат Мэн, США), проводя измерения каждые две недели с апреля по ноябрь 2024 года. Используя нелинейные модели, они количественно оценили реакцию потоков на экологические факторы, такие как влажность почвы, температура почвы и температура воздуха. Потоки газа увеличивались с повышением температуры, но поток CO₂ достигал пика при умеренной влажности почвы (∼ 30 %), в то время как поток CH₄ - при самых высоких уровнях влажности. Потоки CH₄ были в подавляющем большинстве чистыми положительными, что предполагает, что коряги являются важными путями для выделения газа водно-болотными угодьями. Поток CH₄ был относительно нечувствителен к низкой влажности почвы и температуре, но увеличивался с повышением температуры почвы, когда влажность почвы была высокой, подтверждая, что метаногенез зависит от анаэробных условий влажности. Результаты также показывают, что поток CO₂ изменялся совместно с потоком CH₄ из коряг, при этом уменьшение потока CO₂ было связано с увеличением потока CH₄. По мере увеличения влажности почвы выраженный сдвиг в потоках газа (от выделения CO₂ к выделению CH₄) происходил при влажности почвы ∼ 60 %. По сравнению с другими субстратами на участке, включая почвы, живые деревья и различные мёртвые деревья, коряги были крупнейшими источниками выделения CO₂ и вторыми по величине источниками выделения CH₄. Авторы представили результаты прямых измерений газообмена из коряг вдоль градиента влажности и температуры, что позволяет по-новому взглянуть на потоки CO₂ и CH₄ из коряг.

 

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/22/7819/2025/

 

Наличие внезапных засух во всём мире представляет собой серьезную проблему для сельскохозяйственного сектора, устойчивости экосистем и систем водных ресурсов. В данной работе авторы предлагают методологию, повышающую точность количественной оценки вызванной засухой глобальной потери растительности (с использованием показателя, полученного на основе нормализованного разностного индекса растительности (NDVI)). Представленные результаты показывают: потеря NDVI во время внезапных засух (9,0%) примерно в 1,5 раза выше, чем во время обычных засух (5,3%), что подчёркивает растущую роль внезапных засух как ключевого фактора потери NDVI, вызванной засухой во всём мире. Более того, была выявлена значительная тенденция к росту (1,8% за десятилетие) глобальной потери NDVI из-за внезапных засух, в первую очередь обусловленная ростом частоты таких явлений, на долю которых приходится 81,2% общей тенденции. Хотя после внезапных засух NDVI обычно восстанавливается в пределах 36 пентад на площади более 9256,3 × 10⁴ км² поверхности суши, наблюдается заметное увеличение времени восстановления NDVI (на 0,4 пентады в год) с 1982 по 2020 гг., особенно в тропических лесах и лесах умеренного пояса. Эти результаты подчёркивают тревожные экологические последствия всё более частых и интенсивных внезапных засух, которые, как ожидается, будут усиливаться в будущем.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-67173-x

 

В условиях изменения климата, вызванного повышением концентрации углекислого газа (CO₂), стратосферный озон будет реагировать на изменения температуры и циркуляции, что приведёт к обратной связи между химией и климатом, модулируя крупномасштабную атмосферную циркуляцию и энергетический баланс Земли. Однако модель обладает значительной неопределённостью, поскольку в ней задействовано множество процессов, и лишь немногие модели имеют детальную химическую схему. В данной работе используются последние данные CMIP6 для исследования реакции озона на повышение концентрации CO₂. Было обнаружено, что в оценках большинства моделей содержание озона увеличивается в верхней стратосфере и внетропической нижней стратосфере и уменьшается в тропической нижней стратосфере; таким образом, реакция общего содержания озона в столбе атмосферы незначительна в тропиках. Реакция озона обусловлена ​​в основном более медленными циклами химического разрушения в верхней стратосфере и усилением апвеллинга в нижней стратосфере, при этом реакция арктического озона на изменения интенсивности полярных вихрей сильно зависит от модели. Авторы исследовали обратную связь между озоном и климатом, объединяя офлайн-расчёты и сравнения результатов моделей с интерактивной химией («химия») и без неё («без химии»). Они обнаружили, что реакция температуры стратосферы существенна, с глобальным отрицательным радиационным воздействием в диапазоне от −0,03 до −0,19 Вт·м⁻². Также оказалось, что «химические» модели последовательно моделируют меньшее потепление тропосферы и более сильное ослабление полярного стратосферного вихря, что приводит к большему увеличению частоты внезапных стратосферных потеплений, чем в большинстве моделей без химии. Эти результаты показывают, что обратная связь между озоном и климатом имеет решающее значение для климатической системы и должна учитываться при разработке моделей земной системы.

 

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/25/17819/2025/

 

Городские границы являются важнейшими индикаторами для понимания пространственной структуры и динамических изменений в населённых пунктах. Большинство существующих наборов данных высокого разрешения о городских границах плохо справлялись с дифференциацией территорий с низкой плотностью застройки от негородских пространств и не учитывали роль распределения населения в определении городских границ. В данном исследовании авторы разработали двухпороговый метод, интегрируя данные о плотности непроницаемых поверхностей и численности населения для картирования годовых городских границ из GISD30 (глобального набора динамических данных о непроницаемых поверхностях с разрешением 30 м). В частности, они объединили оценку плотности ядра и алгоритмы клеточных автоматов для построения глобальных городских границ, а затем дифференцировали типы городских поселений (например, города и посёлки) на основе пороговых значений численности населения, тем самым получив набор данных «Глобальные границы городов и посёлков» (Global City and Town Boundaries, GCTB) с разрешением 30 м за период 2000–2022 гг. Набор данных GCTB достиг хорошего соответствия с набором данных высокого разрешения для интерпретации городских границ— «Атлас расширения городов» (R²>0,88). Используя метки мест OpenStreetMap, разделение «город/посёлок» достигает точности 0,80 (город) и 0,65 (посёлок) при общей точности 0,75. Таким образом, GCTB предоставляет необходимую пространственную информацию для планирования глобальной урбанизации и устойчивого развития.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-06368-9

 

Южная кольцевая мода (ЮКМ) влияет на температуру и осадки в Южном полушарии, циркуляцию океана, углеродный цикл и криосферу Антарктиды. В данном обзоре рассматриваются динамика, прогнозы и влияние ЮКМ, уделяется особое внимание будущим последствиям для Южного океана и Антарктиды. ЮКМ ​​является ведущей модой атмосферной изменчивости во внетропических районах Южного полушария, связанной с изменениями силы и положения западного струйного течения в средних широтах. ЮКМ ​​– это, прежде всего, внутренний атмосферный процесс, аномалии которого рассеиваются за 1–2 недели; однако устойчивые аномалии ЮКМ также могут быть вызваны стратосферными процессами и изменчивостью тропической части Тихого океана. Истощение озонового слоя в 1970–1990-х годах способствовало значительным положительным трендам в южноатлантический летний сезон. В настоящее время ЮКМ находится в самом положительном среднем состоянии за более чем 1000 лет, и прогнозируется, что круглогодичный положительный тренд ЮКМ сохранится на протяжении всего XXI века в ответ на рост концентрации парниковых газов. Учитывая важность влияния ЮКМ на циркуляцию Южного океана, круговорот углерода и баланс массы антарктического льда для прогнозов будущего климата и повышения уровня моря, крайне важно лучше моделировать и понимать эффекты ЮКМ, включая учёт влияния сезонных колебаний положительных трендов ЮКМ и её растущей асимметрии.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-025-00746-y

 

Тропопауза играет важнейшую роль в стратосферно-тропосферном обмене и изменении климата. Её высота широко определяется на основе порогового градиента температуры, установленного Всемирной метеорологической организацией. Поэтому ожидается, что зондирование с высоким разрешением (5–10 м) позволит существенно минимизировать неопределённости в определении высоты тропопаузы, возникающие из-за ограниченного вертикального разрешения и неточных измерений температуры. Данные радиозондирования высокого разрешения, накопленные с 2000 по 2023 гг. в рамках глобально распределённой редкой сети (около 1,5 миллиона профилей с 222 станций), дают ценную информацию о климатологической изменчивости тропопаузы. В то время как радиозондовые наблюдения ограничены пространственно-временным покрытием, наборы данных реанализа Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды Reanalysis v5 (ERA5) предлагают глобально полные представления тропопаузы. Чтобы использовать как высокое разрешение радиозондовых измерений, так и глобальное покрытие ERA5, в этом исследовании сравниваются их оценки высоты тропопаузы и анализируются долгосрочные тенденции в различных широтных зонах и сезонах. Результаты показывают, что среднее и абсолютные различия (радиозонд минус ERA5) в высоте тропопаузы составили 32 и 336 м соответственно, при этом наибольшие расхождения наблюдались весной в тропиках (±20°). В целом, сравнения точек показывают, что ERA5 эффективно фиксирует климатологические вариации высоты тропопаузы как во времени, так и в пространстве. Анализ долгосрочных трендов выявил увеличение на +9 м/год (радиозонд) и +7 м/год (ERA5) на основе сопоставлений по точкам. Однако эти локальные тренды могут существенно отличаться от долгосрочных трендов, наблюдаемых в ERA5 с полным пространственно-временным разрешением, и даже демонстрировать противоположные тенденции. Поэтому дальнейшее накопление данных профилей радиозондов высокого разрешения имеет решающее значение для дальнейшей характеристики изменений тропопаузы в условиях потепления климата.

 

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/25/17319/2025/

 

Для оценки влияния покровных культур и других методов на накопление углерода в почве необходимы количественные данные в реальных условиях. Масштабные медицинские исследования предоставляют проверенную методологию.

Со времён первой сельскохозяйственной революции, около 10 000 лет до н. э., человечество адаптировало свои методы ведения сельского хозяйства к изменению климата. Считается, что зарождение раннего земледелия было обусловлено изменением сезонных условий, которые способствовали регулярным интервалам между посадкой и сбором урожая после последнего ледникового периода.

В современную эпоху необходимость адаптации привела к расширению землепользования, удобрения, орошения и других методов ведения сельского хозяйства, основанных, главным образом, на сжигании углерода и заборе пресной воды, для удовлетворения местных экологических условий и потребностей растущего населения. Эти методы способствовали обеспечению продовольствием, но также и возникновению многих современных климатических и экологических проблем.

Осознание глобальных кризисов, связанных с изменением климата и биоразнообразием, послужило причиной принятия таких знаменательных международных соглашений, как Парижское соглашение и Глобальная рамочная программа по биоразнообразию. Парижское соглашение юридически обязывает страны-участницы внедрять методы землепользования, которые сокращают выбросы и активно удаляют углерод из атмосферы.

Один из таких комплексов модифицированных методов землепользования, известных под общим названием «климатически оптимизированное сельское хозяйство» [Министерство сельского хозяйства США, 2025], позиционируется как прагматичный и малозатратный способ управления изменением климата посредством естественного удаления углерода из атмосферы и предотвращения выбросов (связанных как с землепользованием, так и с животноводством). Однако эти методы изучались преимущественно в небольших контролируемых экспериментах, не в той степени, которая необходима для подтверждения их эффективности и мотивации к их внедрению в крупных масштабах.

Недавно эксперты по почвенному углероду исследовали целесообразность применения причинно-следственных подходов для количественной оценки накопления почвенного углерода и предотвращения выбросов в результате крупномасштабных мероприятий по управлению земельными ресурсами, а также для устранения проблем и неопределённостей, замедляющих их внедрение [Bradford et al., 2025a]. Подобные подходы давно применяются в других контекстах для измерения и подтверждения эффективности лечения. В частности, методы исследования эффективности вакцин в медицинской науке в целом дают важную информацию для оценки климатически оптимизированных методов применения.

Учёт выбросов углерода

Климатически оптимизированное сельское хозяйство включает в себя различные методы управления, такие как выращивание покровных культур (высадка некоммерческих культур на залежных землях), сокращение или полное исключение обработки почвы и диверсификация культур. Эти методы могут обеспечить различные сопутствующие преимущества, включая повышение урожайности, улучшение влагоудерживающей способности почвы, улучшение микробиома почвы, снижение эрозии и поверхностного стока, усиление борьбы с вредителями, болезнями и сорняками, а также повышение доступности питательных веществ в почве, что снижает потребность в химических удобрениях [Министерство сельского хозяйства США, 2025].

Эти преимущества связаны с идеей о том, что такие методы либо предотвращают потери, либо способствуют приросту органического вещества почвы. Но можно ли измерить, насколько они действительно помогают?

Для учёта потерь, накопления или хранения углерода на сельскохозяйственных угодьях органическое вещество почвы обычно измеряется с помощью элементного анализа образцов почвы в лаборатории. Количество накопленного углерода определяется путём отслеживания изменений в запасах углерода в почве с течением времени. Сравнение результатов применения климатически оптимизированных методов ведения сельского хозяйства с результатами применения традиционных методов ведения бизнеса позволяет оценить эффективность подходов к управлению выбросами углерода.

Если предположить, что учёт углерода выявляет увеличение запасов углерода в почве, сельскохозяйственные проекты, реализующие эти подходы, можно рассматривать как естественные климатические решения, которые ценятся на добровольном рынке квот на выбросы углерода за их способность компенсировать и удалять углерод. Например, один из разработчиков проектов, продающий углеродные кредиты с 2022 года, недавно сообщил, что благодаря его усилиям на сельскохозяйственных угодьях США накоплен почти 1 миллион тонн почвенного углерода. Кроме того, в хозяйствах четырёх штатов США совместное применение трёх климатически оптимизированных методов ведения сельского хозяйства — нулевой обработки почвы, покровных культур и севооборота с использованием кукурузы и сои — привело к переходу к увеличению выбросов углерода за счёт потерь углерода в почве при использовании традиционных методов [Министерство сельского хозяйства США, 2025].

Ограниченные данные, низкий уровень внедрения

Несмотря на заявления об успешности климатически оптимизированных методов ведения сельского хозяйства, их внедрение остаётся низким. Хотя методы нулевой и минимальной обработки почвы внедрены более чем на половине всех полей сои, кукурузы и сорго в США, покровные культуры используются менее чем на 5% сельскохозяйственных угодий страны.

Множество социальных, культурных и экономических факторов, а также вопросы о целесообразности эффективного смягчения последствий изменения климата, способствуют ограниченному внедрению некоторых климатически оптимизированных практик [Prokopy et al., 2019; Eagle et al., 2022]. Однако при наличии надёжных данных, свидетельствующих об их широком применении для повышения урожайности, снижения затрат и улучшения климата, они могли бы получить более широкое распространение среди производителей.

В настоящее время большинство доказательств, подтверждающих преимущества климатически оптимизированного сельского хозяйства для управления выбросами углерода, основано на ограниченном наборе экспериментальных испытаний на небольших участках и прогнозируемых результатах, полученных с помощью применения биогеохимических моделей, основанных на процессах. Государственные и частные инвестиции в исследования, направленные на количественную оценку эффективности этих практик посредством измерений, мониторинга, отчётности и верификации в масштабах реального коммерческого сельского хозяйства, сдерживались предположением о том, что почвы слишком сильно различаются, чтобы можно было реально измерить эффект обработки [Poeplau et al., 2022].

Это предположение основано на том факте, что региональные и национальные инвентаризации почвенного углерода выявляют существенные различия в содержании почвенного углерода как в масштабах отдельных полей (от нескольких метров до десятков метров), так и между полями (от нескольких километров до нескольких десятков километров). Считается, что эти различия препятствуют выявлению влияния сельскохозяйственных практик на запасы углерода [Bradford et al., 2023]. Однако эту изменчивость можно преодолеть, масштабируя данные с полевых данных до многополевых масштабов, что позволит оценить средний эффект вмешательств.

Как может выглядеть это масштабирование и какие примеры из других областей можно использовать для достижения прогресса?

Адаптация методов медицинских исследований

Причинно-следственные подходы регулярно используются в здравоохранении, в том числе при испытаниях вакцин. На поздних стадиях испытаний эффективность вакцины количественно оценивается в условиях, приближённых к реальным, путём измерения различий в реакции здоровья людей, получивших вакцину, и тех, кто не получил её.

Важно отметить, что подобные испытания в реальных условиях проводятся только после накопления достаточного количества экспериментальных данных — как правило, полученных в результате контролируемых лабораторных экспериментов и небольших клинических испытаний — о базовых механизмах, указывающих на вероятность широкого, значимого положительного эффекта и минимального отрицательного эффекта вакцины. Учёные в области общественного здравоохранения используют эти масштабные клинические эксперименты (или наблюдательные исследования) для учёта таких факторов, как различные риски воздействия и предшествующие условия, которые могут изменить эффективность вакцины в реальных условиях по сравнению с эффективностью в контролируемых условиях.

Учёные, изучающие Землю, могут использовать результаты таких испытаний. Адаптация этой экспериментальной структуры для исследований в области почвоведения позволит разработчикам проектов, учёным, землеустроителям и политикам оценить способность климатически оптимизированных методов ведения сельского хозяйства накапливать углерод и сокращать выбросы на реальных полях и фермах. Это также позволит более эффективно формировать значимые политические инициативы по борьбе с изменением климата.

Уже существует база строго контролируемых экспериментов в небольших масштабах, обычно проводимых на участках, обрабатываемых исследователями, что свидетельствует о преимуществах улучшенных методов ведения сельского хозяйства в строго контролируемых условиях для снижения выбросов углерода. Чего не хватает, так это крупномасштабных интервенционных исследований по отбору проб почвенного углерода на полях, на которых применяются климатически оптимизированные методы обработки (например, нулевая или минимальная обработка, севооборот, покровные культуры), по сравнению с теми, на которых применяются традиционные методы обработки [Bradford et al., 2025b].

Такие исследования должны проводиться с использованием соответствующих принципов дизайна, чтобы подтвердить, приводят ли вмешательства к измеряемому приросту углерода, и сосредоточиться на внешней валидности экспериментов. В случае климатически оптимизированного сельского хозяйства «внешняя валидность» относится к степени, в которой результаты исследования применимы к другим полям, подвергающимся аналогичным вмешательствам. Достижение внешней валидности требует постоянного наблюдения за реалистичным поведением вмешательств на действующих коммерческих фермах и на чётко определённых и охраняемых контрольных полях, повторения экспериментов на различных участках и количественной оценки средних результатов вмешательств по полям, а не для отдельных полей.

Новые исследования показывают, что эмпирические проекты измерения и повторного измерения научно осуществимы в региональных сельскохозяйственных масштабах с использованием современных передовых методов отбора проб почвы и анализа углерода [Potash et al., 2025; Bradford et al., 2023]. Potash et al. [2025], например, смоделировали рандомизированное контролируемое исследование для проектов вмешательства на сотнях или тысячах полей, включая известные вариации запасов почвенного углерода и ошибки измерений. Результаты показали, что такие проекты могут надёжно оценивать эффекты применяемых обработок.

Использование причинно-следственных эмпирических подходов может дополнять, а не конкурировать с разработкой других подходов к оценке запасов почвенного углерода. Подходы, использующие спутниковое и воздушное дистанционное зондирование, могут, например, обеспечить более эффективное масштабирование проектов по смягчению антропогенного изменения климата, хотя и только после их предварительной валидации с помощью причинно-следственных эмпирических данных.

Таким образом, эмпирические причинно-следственные исследования в региональных масштабах коммерческих методов ведения сельского хозяйства должны стать золотым стандартом доказательств для оценки эффективности климатически оптимизированных подходов. Данные этих экспериментов обеспечат надёжную основу для независимой валидации существующих и новых цифровых и модельных подходов к оценке запасов почвенного углерода. Они также укрепят уверенность в том, что внедрение климатически оптимизированных методов действительно приводит к сокращению выбросов углерода и изменению климата в реальных условиях.

Литература
Bradford, M. A., et al. (2023), Testing the feasibility of quantifying change in agricultural soil carbon stocks through empirical sampling, Geoderma, 440, 116719, https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2023.116719.
Bradford, M. A., et al. (2025a), Agricultural soil carbon: A call for improved evidence of climate mitigation, Yale Applied Science Synthesis Program and Environmental Defense Fund white paper, Yale Appl. Sci. Synth. Program, New Haven, Conn., https://doi.org/10.31219/osf.io/uk3n2_v1.
Bradford, M. A., et al. (2025b), Upstream data need to prove soil carbon as a climate solution, Nat. Clim. Change, 15, 1,013–1,016, https://doi.org/10.1038/s41558-025-02429-4.
Eagle, A. J., N. Z. Uludere Aragon, and D. R. Gordon (2022), The realizable magnitude of carbon sequestration in global cropland soils: Socioeconomic factors, Environ. Defense Fund, New York, www.edf.org/sites/default/files/2022-12/realizable-magnitude-carbon-sequestration-cropland-soils-socioeconomic-factors.pdf.
Poeplau, C., R. Prietz, and A. Don (2022), Plot-scale variability of organic carbon in temperate agricultural soils—Implications for soil monitoring, J. Plant Nutr. Soil Sci., 185, 403–416, https://doi.org/10.1002/jpln.202100393.
Potash, E., et al. (2025), Measure-and-remeasure as an economically feasible approach to crediting soil organic carbon at scale, Environ. Res. Lett., 20(2), 024025, https://doi.org/10.1088/1748-9326/ada16c.
Prokopy, L. S., et al. (2019), Adoption of agricultural conservation practices in the United States: Evidence from 35 years of quantitative literature, J. Soil Water Conserv., 74(5), 520–534, https://doi.org/10.2489/jswc.74.5.520.
U.S. Department of Agriculture (2025), Documentation of literature, data, and modeling analysis to support the treatment of CSA practices that reduce agricultural soil carbon dioxide emissions and increase carbon storage, Off. of the Chief Econ., Off. of Energy and Environ. Policy, Washington, D.C., www.usda.gov/sites/default/files/documents/USDA_Durability_WhitePaper_01_14.pdf.

 

Ссылка: https://eos.org/opinions/how-can-we-tell-if-climate-smart-agriculture-stores-carbon