Повышение уровня моря влияет на прибрежные режимы наводнений и создаёт серьёзные проблемы для управления рисками наводнений, особенно на неохваченных наблюдениями побережьях. Чтобы решить проблему мониторинга повышения уровня моря в локальных масштабах, авторы предлагают систему определения порогов приливных паводков, которая использует методы машинного обучения для оценки порогов повышения уровня моря и порогов приливных паводков с относительно высоким пространственным разрешением (10 км) вдоль береговых линий на территории Соединённых Штатов. Предлагаемая система, дополняющая традиционные линейные и точечные оценки порогов приливных паводков и скоростей повышения уровня моря, может оценивать эти значения на неохваченных наблюдениями участках побережья. Эта система, обученная и проверенная на основе данных Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), демонстрирует многообещающие результаты со средней эффективностью Клинга-Гупты 0,77. Результаты могут повысить осведомленность сообщества о воздействии повышения уровня моря, документируя постоянный сигнал порогов приливных паводков и предоставляя полезную информацию для планирования адаптации. Полученные результаты стимулируют дальнейшее применение машинного обучения для достижения пространственно распределённых порогов.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-48545-1

Усиление приземного зимнего потепления над Северным Ледовитым океаном сопровождается выраженным усилением приземных ветров, воспроизводимых климатическими моделями и появляющихся в данных реанализа. Здесь влияние сокращения морского льда, изменения ветра на высоте и стабильность атмосферы рассматриваются на основе исторического сценария CMIP6 и сценария высоких выбросов, а также данных реанализа ERA5. Пространственные тенденции показывают, что усиление приземного ветра над внутренней частью Северного Ледовитого океана зимой в значительной степени обусловлено увеличением передачи импульса вниз из-за ослабления атмосферной стратификации. Напротив, усиление приземного ветра летом, по-видимому, в значительной степени обусловлено усилением ветров наверху, которое в будущем с высоким уровнем выбросов усугубляется за счёт уменьшения шероховатости поверхности из-за сокращения площади морского льда. В оба сезона различия в тенденциях скорости приземного ветра тесно связаны с тенденциями стабильности атмосферы. Модели предполагают, что к 2100 году нижняя тропосфера может стать столь же нестабильной зимой, как и летом, что подразумевает фундаментальное изменение режима арктического зимнего пограничного слоя.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01428-1

Динамика углерода (C) в бореальных хвойных болотах является в значительной степени недостаточно изученным компонентом круговорота углерода на водно-болотных угодьях. Авторы исследовали надземные и подземные запасы углерода, а также потоки углекислого газа (CO₂) и метана (CH₄) в вегетационный период из типичного бореального хвойного болота на севере Альберты, Канада, в 2022 году. Были собраны опись деревьев, биомасса подлеска и керны торфа на трёх участках более обширного болота, с шлейфами газовых потоков, размещёнными в доминирующих растительных сообществах. Наряду с измерениями потока углерода были измерены переменные окружающей среды, такие как глубина уровня грунтовых вод, температура почвы и фенология зелёных листьев подлеска в вегетационный период. Эти результаты показывают, что бореальные хвойные болота хранят большие объёмы органического углерода в своей биомассе и почве (134 кг С м^-2), что сравнимо с другими типами водно-болотных угодий и лесов, хотя 95% общего запаса углерода на рассматриваемом участке находилось в пределах содержащегося в почве органического углерода. Также обнаружено, что потоки CO₂ и CH₄ в подлеске указывают на то, что приземный слой участка является источником выбросов парниковых газов в атмосферу в течение вегетационного периода. Однако авторы не измеряли попадание лиственной подстилки, потоки парниковых газов от деревьев или чистую первичную продуктивность верхнего яруса, поэтому не могут сказать, является ли этот участок суммарным источником углерода в атмосферу. Это исследование даёт столь необходимое понимание динамики углерода в этих недооценённых экосистемах водно-болотных угодий, и авторы подчёркивают необходимость скоординированных усилий в бореальных регионах, чтобы попытаться улучшить инвентаризацию запасов и потоков углерода.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024JG008005

Ледниковый щит Гренландии теряет массу всё более быстрыми темпами. Значительная часть этой потери массы происходит из-за расхода льда, на который влияет тепловое воздействие океана. Ледниковый щит окружен тысячами периферийных, динамически разделённых ледников. Потеря массы этих ледников непропорционально высока, учитывая их незначительную долю в общей массе льда Гренландии. Авторы изучили значимость термического воздействия океана на эволюцию расхода льда в контексте этого контрастного поведения. Полученная оценка расхода льда с периферийных приливных ледников даёт довольно стабильное среднее значение по всей Гренландии, составляющее 5,40 ± 3,54 Гт/год за период 2000–2021 гг. Эволюция расхода льда и теплового воздействия океана неоднородна вокруг Гренландии. Наблюдается значительное общесекторальное увеличение расхода льда на востоке и значительное общесекторальное снижение на северо-востоке. Термическое воздействие океана демонстрирует значительное увеличение вдоль северного/восточного побережья, в то время как в остальном преобладают неизменные условия или понижение. Для Восточной Гренландии это подразумевает явное влияние теплового воздействия океана на расход льда. Точно так же обнаружено явное влияние на периферийных приливных ледниках с толстыми концами, которые похожи на выводные ледники ледникового покрова. На периферийных ледниках северо-восточной Гренландии эволюция расхода льда по неизвестным причинам противодействует тепловому воздействию океана.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-024-61930-6

Решение проблемы воздействия внезапных засух на взаимосвязь между водой и продовольствием требует понимания механизмов и движущих сил внезапных засух на уровне водораздела. Изучая климатические факторы, продолжительность засушливых и влажных периодов с 1980 по 2019 гг., авторы проанализировали пространственные и временные характеристики внезапных засух, уделяя особое внимание протяжённости территории, времени начала и продолжительности. Полученные результаты показывают существенные различия во внезапных засухах среди разных водосборов. Примечательно, что в водоразделах Южного полушария наблюдаются расширяющиеся, более быстро развивающиеся и продолжительные внезапные засухи, что согласуется с климатическими изменениями количества осадков и температуры. Кроме того, в масштабе водораздела начало и продолжительность внезапных засух в большей степени зависят от интенсивности (величины и изменчивости) климатических факторов, чем от средней продолжительности влажных и засушливых периодов. Однако протяжённость внезапных засух коррелирует как с климатическими условиями, так и с влажными и засушливыми периодами, подчёркивая связанность водоразделов. В конечном счёте, эти результаты указывают на необходимость исследований для понимания взаимодействия между внезапными засухами и характеристиками водосборов и того, как это проявляется в общем управлении водными ресурсами.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL109657

Структурная сложность лесного полога (СЛП) играет решающую роль в формировании продуктивности и стабильности лесных экосистем, но точная природа их взаимоотношений остается спорной. Авторы нанесли на карту глобальное распространение СЛП и выявили факторы, влияющие на её распространение, используя мировые данные обнаружения света и измерения дальности. Обнаружено, что СЛП преимущественно демонстрирует значительную положительную связь с продуктивностью и стабильностью лесных экосистем во всём мире, хотя между лесными экорегионами существуют существенные различия. Влияние СЛП на продуктивность и стабильность представляет собой сбалансированные результаты биоразнообразия и доступности ресурсов, дающие ценную информацию для понимания функций лесных экосистем. Установлено, что управляемые леса имеют более низкий уровень СЛП, но более мощное повышающее воздействие СЛП на продуктивность и стабильность экосистемы, чем нетронутые леса, что подчёркивает острую необходимость интеграции СЛП в разработку планов управления лесами для эффективного смягчения последствий изменения климата.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl1947

Документирование сезонного температурного цикла представляет собой важный шаг на пути к снижению рисков, связанных с экстремальными погодными явлениями в будущем более тёплом мире. В середине пиаченцианского тёплого периода, 3,3–3,0 миллиона лет назад, глобальная температура была примерно на 3°C выше доиндустриального уровня. Это идеальный период для направленных реконструкций палеоклимата, эквивалентных модельным прогнозам на 2100 год в рамках умеренного общего социально-экономического пути SSP2-4.5. Здесь представлены сезонные анализы слипшихся изотопов раковин ископаемых моллюсков из Северного моря для проверки результатов проекта 2 по сравнению моделей плиоцена. Совместные данные и данные моделей показывают усиление летнего потепления (+4,3° ± 1,0°C) по сравнению с зимним (+2,5° ± 1,5°C) в середине пиаченцианского тёплого периода, что эквивалентно результатам SSP2-4,5 для будущего климата. Показано, что усиление глобального потепления в Арктике ослабляет летнюю циркуляцию в средних широтах, одновременно усиливая сезонные контрасты в температуре и осадках, что приводит к увеличению риска летних волн тепла и других экстремальных погодных явлений в Европе в будущем.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl6717

Авторы использовали процессно-биогеохимическую модель для оценки воздействия пожаров на термическую и гидрологическую динамику почвы и баланс углерода лесных экосистем Северной Евразии в 2003–2016 гг. на основе спутниковых данных о силе пожаров. Обнаружено, что интенсивность пожаров в этом регионе в течение периода исследования увеличивается. Моделирование показывает, что пожары повышают температуру почвы на 0,2–0,5°C за счёт удаления наземного мха и поверхностного органического вещества почвы, особенно в азиатской части региона. Пожары также увеличивают сток воды примерно на 131 миллион м³/год вследствие сокращения суммарного испарения после пожара, что приводит к увеличению регионального стока рек. Пожары удаляют 1,7 Тг углерода экосистемы за счёт выбросов в результате сжигания в этот период и сокращают суммарную продукцию экосистем со 106,4 до 66,1 Тг углерода в год. Пожары приводят к тому, что лесные экосистемы теряют 2,3 Пг углерода, превращая леса в этот период из поглотителя углерода в его источник. Это исследование подчёркивает важность учёта лесных пожаров в воздействии на термическую, гидрологическую и углеродную динамику почвы в бореальных лесах.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-1324/

Почвенные микробы играют решающую роль в круговороте углерода (C); однако их упускают из виду при предсказании цикла C на суше. Авторы применили модель системы Земли CLM-Microbe, учитывающую микробиологические соотношения, для исследования динамики почвенных микробов в период с 1901 по 2016 гг. Модель CLM- Microbe смогла воспроизвести вариации валового показателя (gross primary productivity, GPP) и суммарной (net primary productivity, NPP) первичной продуктивности, гетеротрофного (heterotrophic respiration, HR) и почвенного (soil respiration, SR) дыхания, микробной (microbial biomass C, MBC) биомассы C в грибах (fungi biomass C, FBC) и бактериях (bacteria biomass C, BBC) в верхних слоях 30 см и 1 м, а также растворённого (dissolved organic С, DOC) и органического углерода почвы (soil organic C, SOC) в верхних слоях 30 см и 1 м в течение 1901–2016 гг. В течение периода исследования смоделированные переменные C увеличились примерно на 12 ПгC год^-1 для HR, на 25 ПгC год^-1 для SR, на 1,0 ПгС для FBC и на 0,4 ПгC для BBC в слое грунта 0–30 cm и на 1,2 ПгC для FBC и на 0,7 ПгC для BBC в слое почвы 0–1 м. Увеличение потоков и пулов микробного углерода было обнаружено, особенно в высоких широтах и в экваториальных регионах, но авторы также наблюдали их уменьшение на некоторых сетках. В целом, средневзвешенные по площади значения HR, SR, FBC и BBC в верхнем однометровом слое грунта значительно коррелировали со значениями влажности и температуры почвы в том же слое. Эти результаты позволяют предположить, что микробные потоки и пулы углерода совместно регулируются поступлением углерода растительностью, а также температурой и влажностью почвы. Это исследование выявило пространственные и временные закономерности микробных потоков и пулов углерода в ответ на изменение окружающей среды, заложив основу для лучшего понимания роли почвенных микробов в глобальном наземном цикле углерода.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/21/2313/2024/

Всё большее число моделей общей циркуляции адаптируют интерактивные схемы серы и аэрозолей для улучшения представления соответствующих физических и химических процессов и связанных с ними обратных связей. Они мотивированы исследованиями реакции климата на крупные извержения вулканов и потенциальными сценариями солнечной геоинженерии. Однако неопределённости в этих схемах велики. Стратосферные сульфаты модулируются выбросами серосодержащих веществ антропогенного и природного происхождения, включая вулканическую активность. Хотя последствия извержений вулканов изучались в рамках глобальных сравнений моделей, фоновые условия круговорота серы таким образом не рассматривались. Здесь авторы восполняют этот пробел, анализируя распределение основных видов серы в девяти глобальных моделях атмосферных аэрозолей для периода вулканического затишья. Использованы данные наблюдений для оценки модельных результатов. В целом модели сходятся во мнении, что три доминирующих вида серы с точки зрения нагрузки (сульфатный аэрозоль, OCS и SO₂) составляют около 98% стратосферной и 95% тропосферной серы. Однако оценки моделей значительно различаются в разделении этих видов. Модели сходятся во мнении, что антропогенные выбросы SO₂ сильно влияют на аэрозольную нагрузку сульфатов в тропосфере северного полушария, в то время как их важность весьма неопределённа в других регионах, где выбросы намного ниже. Сульфатный аэрозоль является основным осаждаемым веществом во всех моделях, но значения различаются в два раза. Кроме того, распределение потоков влажных и сухих осаждений во многом зависит от модели. Межмодельная изменчивость видов серы незначительна в тропиках и увеличивается к полюсам. Наибольшие различия наблюдаются в динамически активной внетропической области северного полушария и могут быть связаны с представлением стратосферной циркуляции. Различия в балансе серы в атмосфере между моделями возникают из-за представления как химических, так и динамических процессов, взаимодействие которых усложняет объяснение систематической ошибки. Несколько проблемных моментов, выявленных для отдельных моделей, связаны со спецификой химических схем, разрешением моделей и представлением межтропопаузного переноса во внетропической зоне. Необходимы дальнейшие исследования по взаимному сравнению моделей с акцентом на выяснение причин систематических ошибок, учитывая важность этой темы для исследований инъекций стратосферных аэрозолей.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/24/5513/2024/