Атлантическая меридиональная термохалинная циркуляция (АМТЦ) имеет решающее значение для контроля состояния земной системы и, по прогнозам, ослабнет в течение этого столетия с потенциально драматическими последствиями. Однако текущие исследования экономического воздействия сосредоточены исключительно на охлаждении поверхности, связанном с АМТЦ, последствие которого рассматривается как глобально полезное. Количественно оценивая связанное с АМТЦ сокращение поглощения углерода океаном, что приводит к большему количеству CO₂ в атмосфере и большему глобальному потеплению, авторы обнаружили экономически негативные эффекты, которые ещё не учитываются в оценках воздействия ослабления АМТЦ. В этом исследовании разрабатываются прогнозы обратной связи углерод-АМТЦ, оцениваются связанные с этим экономические последствия и предоставляется план того, как можно комбинировать различные типы моделей для всесторонней оценки воздействия будущих изменений АМТЦ.

Было установлено, что ослабление АМТЦ глобально полезно по экономическим оценкам. Этот результат возникает из-за того, что ослабление АМТЦ приведёт к охлаждению Северного полушария, тем самым уменьшая ожидаемый ущерб для климата и уменьшая оценки глобальных социальных издержек углекислого газа. Однако есть много других последствий ослабления АМТЦ, которые ещё не приняты во внимание. Авторы добавляют второй канал воздействия, количественно оценивая эффекты ослабления АМТЦ на поглощение углерода океаном, используя только биогеохимически сопряжённые расчёты пресноводных рукавов в модели системы Земли Института Макса Планка. Эти расчёты показывают приблизительно линейную зависимость между силой АМТЦ и сокращением поглощения углерода, что составляет обратную связь углеродного цикла, приводящую к более высоким концентрациям CO₂ в атмосфере и более сильному глобальному потеплению. Эта углеродная обратная связь АМТЦ, будучи включённой в интегрированную модель экономики климата, приводит к дополнительному экономическому ущербу в несколько триллионов долларов США и увеличивает социальные издержки углекислого газа примерно на 1%. Увеличение социальных издержек углекислого газа аналогично по величине, но имеет противоположный знак их эффекту от охлаждения Северного полушария. Хотя существует множество других потенциально значимых каналов экономического воздействия, обратная связь по выбросам углерода-АМТЦ сама по себе может превратить последствия ослабления АМТЦ в суммарные издержки для общества.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2419543122

Североатлантическое колебание (САК), доминирующий режим атмосферной изменчивости в североатлантическом регионе, играет решающую роль в погоде и климате. Здесь, чтобы исследовать, когда возникло САК и как оно развивалось в геологических временных масштабах, авторы проанализировали палеоклиматические моделирования временных срезов во время распада суперконтинента Пангея, начавшегося 160 миллионов лет назад. Полученные результаты показывают, что современный режим САК постепенно сформировался между 80 и 60 милионами лет назад, что было обусловлено расширением северной части Атлантического океана и усилением контраста между сушей и океаном. Это расширение привело к смене режима в зимней циркуляции в Северном полушарии, характеризующейся смещением североатлантического струйного течения на запад, усилением североатлантического высокого давления и траектории штормов, а также возникновением изменчивости, подобной САК. Слияние орографических эффектов Скалистых гор также способствовало усилению САК. В этом исследовании описывается эволюционная история САК на протяжении геологического времени и раскрывается его тесная связь с эволюцией континентов и орографии.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-57395-4

Экосистема океана является жизненно важным компонентом глобального углеродного цикла, храня достаточно углерода, чтобы поддерживать уровень CO₂ в атмосфере значительно ниже, чем он был бы в противном случае. Однако эта концепция основана на простых моделях с пренебрежением сопряжённой обратной связью суша-океан. Используя интерактивную модель земной системы, авторы показали, что роль биологии океана в контроле уровня CO₂ в атмосфере сложнее, чем считалось ранее. Уровень CO₂ в атмосфере в новом равновесном состоянии после отключения биологического насоса увеличивается более чем на 50% (163 млн^-1), что ниже ожидаемого, поскольку примерно половина углерода, теряемого океаном, адсорбируется сушей. Абиотический океан менее способен поглощать антропогенный углерод из-за более тёплого климата, отсутствия биологического поверхностного дефицита pCO₂ и более высокого фактора Ревелля (отношения мгновенного изменения концентрации углекислого газа к изменению общего количества растворённого неорганического углерода). Приоритетное исследование и сохранение функционирования морской экосистемы будет иметь решающее значение для смягчения изменения климата и рисков, связанных с ним.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-57371-y

Чувствительность климата Земли количественно определяет окончательное изменение глобальной средней температуры приземного воздуха в ответ на удвоение концентрации CO₂ в атмосфере. Недавние оценки показывают, что чувствительность климата Земли, скорее всего, находится в пределах от 2,3°C до 4,7°C, причём представление облаков в климатических моделях объясняет большую часть её неопределённости. Авторы корректируют чувствительность климата в отдельных современных климатических моделях после использования спутниковых наблюдений, чтобы смягчить смещения в их представлении облаков смешанной фазы. Результирующая умеренная средняя чувствительность климата 3,63 ± 0,98(1σ)°C возникает из-за противодействующих реакций облаков. В то время как увеличение доли жидкости в холодных облаках до удвоения CO₂ увеличивает чувствительность климата за счёт переходов от твёрдых к жидким гидрометеорам, сильно противодействующее увеличение отражающего облачного покрова снижает чувствительность климата. Это подчёркивает необходимость пересмотреть роль изменений облачного покрова смешанной фазы в оценках чувствительности климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-025-00948-7

Лесные пожары вызывают всё большую обеспокоенность, однако производство озона (O₃) от лесных пожаров остаётся плохо изученным. Авторы стремятся выяснить роль дымовых аэрозолей лесных пожаров в фотохимии O₃ вблизи поверхности путём интеграции идей из нульмерной блочной модели в трёхмерную модель химического переноса (GEOS-Chem). Хотя дымовые аэрозоли обычно подавляют производство O₃ через гетерогенные химические и радиационные каналы, авторы обнаружили, что положительные эффекты выбросов прекурсоров перевешивают отрицательные эффекты аэрозолей для большинства пожаров. Относительная важность двух эффектов аэрозолей варьируется, причём гетерогенный химический эффект обычно затмевает радиационный в дальней зоне пожаров. Однако вблизи источников чрезвычайно крупных пожаров радиационный эффект доминирует, что приводит к общему подавлению производства O₃. Оценивая обрыв цепи радикалов оксида водорода (HOx) и вводя определение «ограниченного светом» режима в GEOS-Chem, они обнаружили, что значительная часть производства O₃ произошла в режимах, ограниченных светом и гетерогенных, ингибированных химией, во время сезона лесных пожаров 2020 года в Калифорнии. Основываясь на открытии того, что концентрации как аэрозоля, так и оксида азота (NOx) модулируют влияние аэрозоля, авторы демонстрируют, что отношение поверхностного PM_2.5 к тропосферному столбу NO₂ — метрика, извлекаемая со спутника — может служить индикатором для определения режимов с преобладанием аэрозоля посредством наблюдений.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2025-706/

Научные оценки — инструменты, используемые для обзора широкого круга знаний и составления всеобъемлющих выводов о состоянии науки. Они позволяют экспертам синтезировать технические знания и развивать широкое понимание наблюдаемых и будущих тенденций, рисков и возможностей. Национальная климатическая оценка, основной климатический отчёт правительства США, является одним из таких оценочных отчётов. Национальная климатическая оценка была создана законом Конгресса и классифицируется как высоковлиятельная научная оценка, что приводит к широкому спектру обязательств, а также к требуемому соблюдению различных законов и других федеральных политик и процедур. Национальная климатическая оценка также представляет собой уникальную попытку объединить федеральные агентства, научное сообщество и пользователей климатической науки по всей территории США для расширения возможностей принятия решений, достижения консенсуса и реализации мер по борьбе с изменением климата. Инновации в процессе разработки Национальной климатической оценки на протяжении нескольких циклов разработки отчёта были реализованы для удовлетворения как меняющихся правовых требований, так и потребностей пользователей, описанных в этой статье, чтобы поделиться институциональными знаниями и передовым опытом с теми разработчиками оценок, которые могут сталкиваться с аналогичными сложными ограничениями. В этой статье делается попытка обобщить эту историю и извлечь некоторые ценные уроки для будущих межведомственных групп по разработке оценок. Обсуждение критических инноваций, включая расширение технических ресурсов, баз знаний и средств коммуникации, включено для информирования процесса разработки будущих научных оценок.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-024-03854-8

Оценка программируемых объёмов воды в условиях изменения климата в настоящее время является одним из основных принципов устойчивого управления водными ресурсами. Несколько факторов, которые необходимо учитывать для повышения точности, влияют на расчёт возобновляемых поверхностных и грунтовых вод. Эти факторы включают учёт возвратного потока от безвозвратного использования, ёмкости водохранилищ в пределах горизонта планирования, экспертных мнений, ёмкости хранения грунтовых вод в аллювиальных водоносных горизонтах и формациях и прогнозы роста населения. Для оценки изменения климата используются данные нескольких станций, чтобы минимизировать неопределённость, а метод усреднения ансамбля и различные сценарии применяются для снижения неопределённости в доступности рассчитанных возобновляемых водных ресурсов. В этом исследовании авторы производили расчёт будущих возобновляемых водных ресурсов с учётом этих факторов, сосредоточившись на среднесрочном будущем (2040–2060 гг.). Для анализа изменения климата использовалась модель масштабирования LARS-WG 6 Согласно результатам ансамблевой усредняющей модели для бассейна, среднемесячная минимальная температура вырастет в среднем примерно на 2,2°С, а средняя максимальная температура - в среднем примерно на 4,2°С. Далее, объём возобновляемых водных ресурсов определяется расчётами водного баланса. Максимальная устойчивая ёмкость удержания поверхностных вод на 2050 год была рассчитана с учётом ёмкости существующих и строящихся водохранилищ, включая запланированные коэффициенты сокращения. В исследовании рассматривалось распределение возобновляемых водных ресурсов среди будущих потребностей в воде с использованием шести методов банкротства. Также рассматривались различные сценарии неопределённости от 0,5 до 1,1. Для оценки приемлемости решений с разных точек зрения заинтересованных сторон в области водных ресурсов использовались шесть социальных выборов и резервных переговоров. Распределение, основанное на методе банкротства анализа экономической эффективности (методе CEA), оказалось наиболее благоприятным подходом, за исключением метода единогласных переговоров.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-025-03886-8

Анализируются ряды ежегодных выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве в странах Европейского Союза за 32 года. Выбросы, автокорреляция и точки изменения были обнаружены для каждого ряда в отдельности и общего ряда с использованием ящика-плота (диаграммы для быстрой оценки данных, показывающей распределение значений в выборке), автокорреляционной функции и тестов Петтита, Хьюберта и CUSUM (статистического теста для проверки стабильности параметров модели на всей выборке). Наличие монотонного тренда в рядах данных проверялось на случайность с помощью теста Манна-Кендалла; далее наклон линейного тренда определялся непараметрическим подходом Сена и классической регрессией. Наилучшее распределение было подобрано для каждого ряда данных. Результаты показывают, что большинство рядов представляют аберрантные значения (указывающие на периоды с высокими выбросами), являются автокоррелированными и имеют тенденцию к снижению с течением времени (показывающую уменьшение выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве в течение периода исследования). Распределения, которые лучше всего соответствуют отдельным рядам, были типа Уэйкби (алгоритм для оценки качества изображения), Джонсона SB (четырёхпараметрическое распределение, использующееся для моделирования разных типов данных), Берра и лог-логистического типа. Общий ряд имеет тенденцию к снижению, представляет автокорреляцию второго порядка и имеет правый перекос. Для него была построена и проверена модель ARIMA(1,1,2), которая использовалась для прогноза.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/16/3/295

Увеличение частоты экстремальных температурных явлений создаёт значительные общественные и научные проблемы из-за их неблагоприятного воздействия на человеческие и природные системы, усугубляемого их непредсказуемой природой. Климатические модели необходимы для исследования коренных причин и прогнозирования долгосрочных изменений, однако их точность ограничена присущими им неопределённостями и ошибками. Хотя теории ограничений по наблюдениям обещают решение проблем моделей, они часто опираются на эмпирические региональные взаимосвязи. Авторы показывают, что будущие изменения экстремальных температур и их неравномерное распространение критически зависят от исторических распределений тепла, причём изменчивость играет ключевую роль. Разработан универсальный аналитический подход, объединяющий данные наблюдений с модельными результатами, направленный на большую надёжность прогнозов. Результаты показывают, что вероятности экстремальных температурных явлений на большей части суши мира могут расти быстрее, чем предполагают модели. В уязвимых регионах увеличение может превысить прогнозы моделей почти в два раза, даже при низких уровнях глобального потепления. Эти результаты закладывают основу для реалистичных оценок рисков и подчёркивают необходимость усиления мер по адаптации и смягчению последствий.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02133-3

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