Точные, исторические и непрерывные глобальные данные об урожайности имеют важное значение при оценке рисков для глобальной продовольственной системы. Однако существующие наборы данных часто имеют ограниченное пространственное и временное разрешение. Здесь представлен GlobalCropYield5min, новый набор данных на сетке, предоставляющий данные об урожайности основных культур, включая кукурузу, рис, пшеницу и сою, с 1982 по 2015 гг. с пространственным разрешением 5 угловых минут. Разработаны три модели машинного обучения для каждой страны и каждой культуры, используя статистику урожая примерно из 12 000 административных единиц, а также спутниковые данные, климатические переменные, свойства почвы, методы ведения сельского хозяйства и климатические режимы. Оптимальные предикторы и модель машинного обучения были выбраны для оценки годовой урожайности для каждой ячейки сетки размером 5 × 5 угловых минут. Результаты показывают хорошую производительность модели, с R² в диапазоне от 0,70 до 0,95 и среднеквадратической ошибкой (нормализованной среднеквадратической ошибкой) от 0,16 т/га (5%) до 1,1 т/га (20%). GlobalCropYield5min превосходит другие глобальные наборы данных об урожайности по пространственному разрешению, временному охвату и точности. Этот набор данных имеет решающее значение для исследования взаимодействий между климатом и урожайностью культур и управления рисками сельскохозяйственных катастроф.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-04650-4

Изменение климата приводит к нарушению гидрологии и геоморфологии в наземных полярных ландшафтах, подстилаемых многолетней мерзлотой, однако измерения и теории для понимания этих изменений ограничены. Вода, текущая со склонов холмов многолетней мерзлоты в каналы, часто модулируется водными путями, зонами повышенной влажности почвы в неканализованных понижениях, концентрирующих поток воды вниз по склону. Водные пути, доминирующие в гидрологии склонов холмов в некоторых ландшафтах многолетней мерзлоты, не имеют последовательного определения и метода идентификации, а их глобальное распространение, морфология, климатические связи и геоморфологические роли остаются недостаточно изученными, несмотря на их роль в углеродном цикле многолетней мерзлоты. Сочетая обзор литературы с синтезом предыдущих работ, авторы определяют объединяющие и различающие характеристики между водными путями из разрозненных полярных участков с помощью инструментария для будущей полевой и дистанционной идентификации водных путей. Они помещают предыдущие исследования в количественную структуру «нисходящего» климата и «восходящего» геологического контроля морфологии пути и гидрогеоморфической функции. Обнаружено, что термин «водный путь» применяется к широкой категории концентрированных надмерзлотных потоков, демонстрирующих различную морфологию, степень самоорганизации, гидравлические характеристики, состав подповерхности, растительность, отношения к столам размораживания и порядок потока/положение склона холма. Авторы предполагают, что широкое распространение водных путей на обоих полюсах при различных геологических, экологических и климатических факторах подразумевает, что водные пути находятся в динамическом равновесии с многолетнемёрзлой средой, но что они могут претерпевать изменения по мере того, как климат продолжает теплеть. Текущие пробелы в знаниях включают эволюцию этих особенностей в условиях продолжающегося изменения климата и их роль в качестве аналогового рельефа для активной марсианской гидросферы.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024RG000854

Потепление климата создаёт повышенные уровни климатического риска из-за изменений опасностей, которым подвергаются человеческие и природные системы. Прогнозы того, как эти опасности изменятся, зависят, среди прочих факторов, от неопределённостей в чувствительности климата у климатических моделей. Хотя подход, учитывающий «уровень глобального потепления», может обойти неопределённости чувствительности климата у моделей в некоторых приложениях, практики, сталкивающиеся с конкретными обязанностями по адаптации, часто считают такие прогнозы сложными в использовании, поскольку они, как правило, требуют ориентированной на время информации. Однако разброс прогнозов земной системы, следующих за указанными сценариями выбросов, может быть сужен путём применения подхода, учитывающего «уровень глобального потепления», к прогнозам потепления, включающим и данные наблюдений, с целью получить более надёжные ориентированные на время прогнозы для планирования и реализации адаптации. Этот подход также позволяет отдельным группам производить последовательные и сопоставимые оценки многогранных последствий изменения климата и причинных механизмов, тем самым принося пользу оценкам климата на национальном и международном уровнях, обеспечивающим научную основу для действий по адаптации.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr5346

Последние четыре десятилетия стали свидетелями усиления зимней антициклонической циркуляции над Баренцевым и Карским морями, изменения, которое внесло существенный вклад в усиление локального потепления и потери морского льда, а также в похолодание в Евразии. Однако причина этой тенденции в атмосферной циркуляции над Баренцевым и Карским морями остаётся неизвестной. Авторы показывают, что антропогенные парниковые газы являются основным фактором усиления антициклонической циркуляции над Баренцевым и Карским морями, а антропогенные аэрозоли играют второстепенную роль, и оба фактора вместе составляют около 86% наблюдаемой тенденции. Оба воздействия вызывают усиленное потепление нижней тропосферы над Баренцевым и Карским морями в результате сочетания с сильной потерей морского льда. Это усиленное потепление увеличивает геопотенциальную высоту за счёт теплового расширения, вызывая аномальную антициклоническую аномалию, которая, в свою очередь, усиливает потепление и потерю морского льда, образуя положительную обратную связь. Эта работа представляет собой теоретическую основу для понимания реакции атмосферной циркуляции Арктики на антропогенное потепление и может иметь последствия для климата и окружающей среды в Арктике и за её пределами.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ads4508

В последние годы искусственный интеллект оказал глубокое влияние на различные области, включая науки о земной системе, улучшив прогнозирование погоды, качество моделей, оценку параметров и предсказание экстремальных событий. Последнее сопряжено с определёнными проблемами, такими как разработка точных предикторов из неоднородных, небольших выборок, выборок с шумами и данных с ограниченными аннотациями. В этой статье рассматривается, как искусственный интеллект используется для анализа экстремальных климатических событий (таких как наводнения, засухи, лесные пожары и волны тепла), подчёркивается важность создания точных, прозрачных и надёжных моделей искусственного интеллекта. Авторы обсуждают препятствия, связанные с работой с ограниченными данными, интеграцией информации в реальном времени и развёртыванием понятных моделей, всё это важные шаги для завоевания доверия заинтересованных сторон и удовлетворения потребностей регулирования. Предоставлен обзор того, как искусственный интеллект может помочь более эффективно выявлять и объяснять экстремальные события, улучшая реагирование на стихийные бедствия и коммуникацию. Подчёркивается необходимость сотрудничества в различных областях с целью создания практичных, понятных и заслуживающих доверия решений искусственного интеллекта для повышения готовности к стихийным бедствиям и снижения рисков.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-56573-8

Экстремальная жара, вызванная изменением климата, станет растущей угрозой в Европе в течение следующих 75 лет, сообщает новое исследование. Без существенных мер по смягчению последствий антропогенного потепления и адаптации к ним к концу столетия могут быть потеряны ещё 2,3 миллиона жизней из-за причин, связанных с экстремальными температурами, причём последствия повышения температуры превзойдут любое потенциальное снижение смертности, связанной с холодом. 

Этот мрачный прогноз исходит от группы исследователей во главе с Пьером Массело (Pierre Masselot), статистиком и эпидемиологом окружающей среды Лондонской школы гигиены и тропической медицины. Их анализ, опубликованный в Nature Medicine, на основе климатических прогнозов оценил будущую смертность, связанную с температурой, в 854 европейских городах с населением более 50 000 человек в 30 странах. Исследователи использовали оценки передовых климатических моделей для прогнозирования суточных температур для каждого города и объединили результаты со статистическими данными о ежегодной смертности, связанной с температурой, в каждой области. 

Исследование 2023 года, также проведённое Массело, показало, что в период с 2000 по 2019 гг. около 143 817 смертей в этих городах были связаны с экстремальными температурами каждый год. Новое исследование рассмотрело различные сценарии потепления и показало, что без существенного сокращения выбросов парниковых газов ожидается рост числа смертей, связанных с экстремальными температурами. При наихудшем сценарии, характеризующемся отсутствием существенного сокращения выбросов и минимальной адаптацией, прогнозируется, что чистое бремя смертности от изменения климата вырастет на 50%, примерно до 215 000 смертей в год, к концу столетия. Этот сценарий приведёт к вышеупомянутым 2,3 миллионам дополнительных смертей к 2100 году. 

Массело отметил, что последовательность тенденции во всех сценариях удивительна. «Вывод заключается в том, что если города потеплеют так сильно, как прогнозируется в наихудшем сценарии, адаптироваться будет очень сложно», — сказал он. 

Смягчение против адаптации 

Исследование изучало потенциальные эффекты стратегий адаптации, разработанных для защиты людей от жары, таких как использование кондиционирования воздуха и создание охлаждающих центров. Но их результаты показали, что смертность будет расти, даже если будут реализованы значительные усилия по адаптации. 

«При отсутствии смягчения», — сказал Массело, — «адаптация к жаре должна быть масштабной, чтобы уравновесить эту тенденцию». 

Усилия по смягчению в основном будут принимать форму сокращения выбросов парниковых газов: Массело сказал, что до 70% этих дополнительных смертей можно было бы предотвратить, ограничив рост глобальной средней температуры двумя градусами к концу столетия за счёт сокращения выбросов в соответствии с Парижским соглашением. Однако недавние исследования показывают, что Земля находится на пути к превышению этого предела. 

Воздействие Средиземноморья 

В настоящее время экстремальный холод вызывает в Европе в 10 раз больше смертей, чем жара. Однако Массело объяснил, что хотя более мягкие зимы могут означать, что в некоторых северных странах общее чмсло смертей, связанных с температурой, может снизиться, рост числа смертей, связанных с жарой, по всему континенту значительно перевесит этот локальный эффект. Группа определила средиземноморские регионы, включая восточную Испанию, южную Францию, Италию и Мальту, как особенно уязвимые. 

Средиземноморский регион больше всего пострадал, поскольку это горячая точка изменения климата, где температуры растут быстрее, чем в среднем по миру. «Мы почувствовали это в 2022 и 2023 годах, когда в регионе наблюдались сильные волны тепла», — сказал Массело. 

Исследование также рассматривало ожидаемые демографические изменения в Европейском Союзе. Например, прогнозируется, что численность населения в возрасте 80 лет и старше увеличится в 2,5 раза в период с 2024 по 2100 гг. Такие факторы, как возраст, важны, учитывая повышенную уязвимость пожилых людей к жаре. 

Крупные города страдают от так называемого эффекта острова тепла, при котором центры городов могут быть на 4–5°C теплее, чем их окрестности, из-за сочетания загрязнения, высокой инсоляции (воздействия солнечных лучей) и поглощающих тепло материалов, таких как асфальт и бетон. Этот эффект делает крупные средиземноморские города особенно уязвимыми. 

Марк Ниувенхейсен (Mark Nieuwenhuijsen), эксперт по загрязнению воздуха и городскому планированию в Барселонском институте глобального здравоохранения, не принимавший участия в исследовании, сказал, что учёные не должны игнорировать стратегии адаптации. «Мы могли бы легко снизить температуру, если бы заменили большую часть асфальта большим количеством зелёных насаждений». 

Особенно в более загрязнённых городах загрязнение воздуха также играет свою роль, усугубляя смертельные последствия жары. Ниувенхейсен подчеркнул важность снижения загрязнения воздуха как для снижения смертности, связанной с жарой, так и для снижения самой жары, поскольку выбросы углекислого газа приводят к повышению температуры. Загрязнение воздуха ежегодно становится причиной 300 000 смертей в Европейском Союзе, что намного больше, чем от жары или холода, и решения как для снижения смертности, связанной с температурой, так и для снижения смертности, связанной с загрязнением, идут рука об руку. «Нам нужно решать проблемы как изменения климата, так и загрязнения воздуха, и мы можем сделать это одними и теми же способами: декарбонизацией нашей экономики и нашей транспортной системы», — сказал Ниувенхейсен. «Это позитивный сигнал, но мы не можем ждать». 

Массело отметил, что следующим шагом станет понимание того, как повысить устойчивость к жаре, что будет необходимо даже при немедленных усилиях по смягчению последствий. «Это означает понимание того, что делает некоторые города более устойчивыми к жаре, чем другие», — сказал он. «Каковы конкретные характеристики этих городов, которые мы можем использовать для дальнейших действий и которые могут информировать политиков?»

Ссылка: https://eos.org/articles/europe-faces-increased-heat-mortality-in-coming-decades

Исследователи используют годичные кольца деревьев, чтобы реконструировать гидроклиматические структуры и выделить факторы, вызывающие засуху.

Определение степени, в которой меняющиеся условия засухи по всему миру связаны с естественной гидроклиматической изменчивостью, и насколько они вызваны изменением климата, является сложной задачей. Учёные часто используют сложные компьютерные модели для воспроизведения прошлой изменчивости климата и выявления беспрецедентных условий засухи. Эти модели также могут помочь определить факторы, такие как температура, осадки и изменения в землепользовании, которые обуславливают такие условия. Однако они также могут демонстрировать смещения, способные повлиять на достоверность оценок засухи в некоторых регионах.

Поскольку годичные кольца деревьев, как правило, становятся шире в более тёплые, влажные годы и тоньше в более сухие, холодные, они служат записью естественной изменчивости климата и предлагают дополнительный подход к реконструкции гидроклимата на основе моделей. Для изучения засухи в Европе и Азии Марвел и др. (Marvel et al.) обратились к измерениям годичных колец деревьев, используя новый Атлас Великой Евразийской засухи (Great Eurasian Drought Atlas, GEDA), включающий записи тысяч отдельных деревьев, которые росли между 1000 и 2020 гг. н.э.

Группа разделила данные GEDA по тем же регионам суши, которые определены в Шестом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Используя измерения годичных колец с 1000 по 1849 гг., они оценили доиндустриальные вариации среднего индекса суровости засухи Палмера (Palmer drought severity index, PDSI) — общепринятого показателя риска засухи — для каждого региона. Затем они оценили, могут ли эти доиндустриальные вариации объяснить современные (1850–2020 гг.) значения PDSI.

Исследователи обнаружили, что во многих регионах современные изменения PDSI можно точнее объяснить ростом глобальной температуры, что позволяет предположить, что засушливые условия XXI века вряд ли возникли только из-за естественной изменчивости. Результаты показывают, что Восточная Европа, Средиземноморье и Арктическая Россия становятся всё суше по мере потепления климата, тогда как Северная Европа, Восточная Центральная Азия и Тибет всё влажнее.

Исследователи отмечают, что на годичные кольца могут влиять и другие факторы, помимо климатических изменений. Однако эти факторы едва ли существенно повлияли на их результаты, поскольку такие базы данных, как GEDA, обычно включают данные из выборочно отобранных мест и видов деревьев, для которых климат является основным фактором, влияющим на рост годичных колец. (AGU Advances, https://doi.org/10.1029/2024AV001289, 2025)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/a-warming-climate-is-shifting-eurasian-drought-conditions

Структура, функции и динамика наземных экосистем Земли находятся под сильным влиянием того, как часто (частота) и как надолго (продолжительность) они затапливаются водой. Разнообразный спектр природных и созданных человеком систем испытывает временное переменное затопление, при котором они колеблются между затопленным и незатопленным состояниями. Переменное затопление охватывает экстремальные события до предсказуемых субдневных циклов. Переменно затапливаемые экосистемы (variably inundated ecosystems, VIEs) включают склоны холмов, непостоянные ручьи, водно- болотные угодья, поймы, временные пруды, приливные системы, прибрежные зоны, пострадавшие от штормов, и созданные человеком системы. VIEs разнообразны с точки зрения режимов затопления, химии воды и скорости потока, свойств почвы и отложений, растительности и многих других свойств. Пространственные и временные масштабы переменного затопления огромны, варьируясь от субметра до целых ландшафтов и от субчасового до многодесятилетнего. Широкий диапазон типов систем и масштабов затрудняет прогнозирование гидрологии, биогеохимии, экологии и физической эволюции VIE. Несмотря на то, что все испытывают потерю и прирост вышележащей водной толщи, VIE редко рассматриваются вместе в концептуальных, теоретических, модельных или измерительных рамках и подходах. Совместное изучение VIE имеет потенциал для генерации механистического понимания, которое можно переносить на гораздо более широкий диапазон условий окружающей среды по сравнению со знаниями, полученными при изучении любого одного типа VIE. Авторы постулируют, что улучшенная переносимость будет важна для прогнозирования изменений в функции VIE в ответ на глобальные изменения. Они стремятся катализировать науку о кросс-VIE, которая изучает движущие силы и последствия переменного затопления в VIE Земли. С этой целью авторы дополняют экспертные мини-обзоры восьми основных систем VIE обзорами методов, имеющих отношение к VIE, и указанием проблем, связанных с масштабом. В заключение рассмотриваются перспективы того, как междисциплинарная наука может вывести переносимое понимание посредством унифицированных концептуальных моделей, в которых воздействие переменного затопления изучается в многомерном экологическом пространстве.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/22/995/2025/

С 1979 по 2016 гг. общая протяжённость морского льда Антарктики имела положительную тенденцию с рекордными зимними максимумами в 2012 и 2014 годах. Рекордные летние минимумы последовали в период 2017-2024 гг., что повышает вероятность того, что система морского льда Антарктики может менять состояние. Авторы использовали байесовскую реконструкцию протяжённости морского льда Антарктики, которая продлевает запись до 1899 года, чтобы показать, что последовательность экстремальных минимумов в протяжённости летнего морского льда Антарктики вряд ли происходила в ХХ веке. Отмечается, что они представляют собой структурные изменения в системе морского льда, проявляющиеся в увеличении устойчивости аномалий протяжённости морского льда и сильном снижении тенденции к возврату к среднему состоянию. Кроме того, этот анализ предполагает, что больше нельзя полагаться на прошлое, долгосрочное поведение системы морского льда для прогнозирования её будущего состояния. Экстремальные условия могут характеризовать будущее состояние морского льда Антарктики.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02107-5

Осадочные данные показывают, что количество атмосферной пыли существенно увеличилось с доиндустриальных времен. Однако современные глобальные модели земной системы не способны уловить этот исторический рост, что создаёт проблемы при оценке воздействия пыли в пустыне на климат Земли. Чтобы решить эту проблему, авторы создали глобальный набор данных по выбросам пыли с сеткой (DustCOMMv1), охватывающий 1841–2000 гг. Это сделано объединением 19 осадочных записей об отложении пыли с ограничениями наблюдений и моделирования современного цикла пыли. Полученный набор данных по выбросам содержит междесятилетнюю изменчивость выбросов пыли, вызванную записями потока отложения, увеличившегося примерно на 50% с 1851–1870 гг. по 1981– 2000 гг. Также предоставлены наборы данных по будущим выбросам пыли за 2000–2100 гг., исходя из трёх возможных сценариев того, как будет развиваться ситуация. Авторы оценивают исторический набор данных по выбросам пыли и иллюстрируют его эффективность в обеспечении исторического увеличения пыли в модели земной системы, проводя долгосрочное (1851–2000 гг.) моделирование пылевого цикла с помощью модели Community Earth System Model (CESM2). Моделируемые отложения пыли находятся в разумном согласии с долгосрочным увеличением большинства записей об отложениях осадочной пыли и с измеренными долгосрочными тенденциями концентрации пыли на участках в Майами и Барбадосе. Это контрастирует с расчётом CESM2, использующим схему выбросов пыли на основе процессов, и с расчётом из проекта CMIP6, которые показывают мало или вообще не показывают вековых тенденций в отложении пыли, её концентрации и оптической толщине. Таким образом, выбросы DustCOMM позволяют модели земной системы учитывать исторические радиационные воздействия (radiative forcing, RF), в том числе из-за прямого взаимодействия пыли с излучением (прямое RF). Расчёты CESM2 оценивают прямой RF 1981–2000 гг. минус 1851–1870 гг. в размере −0,10 Вт м⁻² от пылевых аэрозолей диаметром до 10 мкм (PM₁₀) на верхней границе атмосферы. Таким образом, этот глобальный набор данных о выбросах пыли позволяет моделям более точно учитывать исторические воздействия аэрозолей, тем самым улучшая прогнозы изменения климата, такие как содержащиеся в оценочных отчётах Межправительственной группы экспертов по изменению климата.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/25/2311/2025/