Расширение возможностей спутниковых наблюдений и моделирования изменило мониторинг засух, предоставив информацию практически в реальном времени. Однако нынешние усилия по мониторингу сосредоточены на угрозах, а не на воздействиях, и в дальнейшем они не связаны с комплексными или каскадными опасностями, сопутствующими засухам, такими как волны тепла, лесные пожары, наводнения и селевые потоки. В этой перспективе авторы выступают за мониторинг засухи на основе воздействия и интеграцию с более широким набором опасностей, связанных с засухой. Мониторинг, основанный на воздействии, будет выходить за рамки нисходящей информации об опасностях, связывая засуху с физическими или социальными воздействиями, такими как урожайность, доступность продовольствия, производство энергии или безработица. Такой подход, особенно прогнозирование последствий засухи, соответственно принесет пользу многочисленным заинтересованным сторонам, участвующим в управлении рисками и реагированием, с очевидными преимуществами для продовольственной и водной безопасности. Тем не менее, принятию и внедрению препятствует отсутствие согласованных данных о воздействии засухи, ограниченность информации о местных факторах, влияющих на доступность воды (включая потребность в воде, её переброску и забор), а также отсутствие связи моделей оценки воздействия с инструментами мониторинга засухи. Таким образом, внедрение мониторинга засухи на основе воздействия требует использования новых доступных дистанционных датчиков, наличия больших объёмов стандартизированных данных в областях, связанных с засухой, и внедрения искусственного интеллекта для извлечения и синтеза её физических и социальных воздействий.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-023-00457-2

Атлантический кадастр антропогенного углерода (C_ant) и его изменения в период с 1990 по 2010 гг. исследуются путём применения метода распределения времени прохождения к данным антропогенных индикаторов. В отличие от предыдущих приложений метода распределения времени прохождения здесь учитывается примесь старых вод, свободных от антропогенных трассеров. Самым большим отличием от других методов, основанных на прямых наблюдениях за углеродом, является более высокое хранение C_ant в глубинном океане. Результаты метода распределения времени прохождения лучше отражают наблюдаемое распределение других переходных индикаторов, таких как хлорфторуглероды. Изменения в океанической циркуляции/вентиляции важны в региональном масштабе. Усиленный апвеллинг более старой воды в Южном океане и уменьшение глубины конвекции в Лабрадорском море приводят к отклонениям скорости предполагаемого увеличения C_ant между 1990 и 2010 гг. от скорости, эквивалентной стационарному состоянию океана. Однако для всего запаса атлантического C_ant десятилетняя изменчивость вентиляции отдельных водных масс частично компенсирует друг друга, и эффект невелик из-за гораздо более длительного времени «промывки» всей Атлантики (порядка сотен лет). Общий запас C_ant увеличивается с 39,7 ± 7,7 Пг C в 1990 г. до 54,6 ± 9,5 Пг C в 2010 г., почти одновременно с ростом содержания CO₂ в атмосфере. Только сокращение атлантической вентиляции в течение нескольких десятилетий может серьёзно изменить это соотношение.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/preprints/bg-2023-113/

Главные темы номера:

•  Петербургский международный экономический форум
•  Боннская климатическая конференция
•  Совместное заявление Министров иностранных дел БРИКС
•  План действий Форума партнерства Россия – Африка на 2023–2026 годы

Также в выпуске:

• • • Выступление Постоянного представителя РФ на заседании СБ ООН на тему «Изменение климата, мир и безопасность»
  • • Борьба с изменением климата для повышения качества жизни россиян
    • Принят закон о государственном фоновом мониторинге состояния многолетней (вечной) мерзлоты
    • С 1 июня 2023 года в России функционирует реестр выбросов парниковых газов
    • Правительство РФ определит цену «зеленых» киловатт-часов
    • Подготовлено Новое руководство по принятию решений в сфере адаптации к изменениям климата
    • 14 июня 2023 г. прошла 24-я сессия Северо-Евразийского климатического форума
    • Новые публикации в российских и зарубежных научных изданиях
    • В ООН приняли историческое соглашение о защите Мирового океана
    • ВМО отмечает 150-летие • ВМО объявляет о наступлении условий Эль-Ниньо.
    • Завершилась 59-я сессия Межправительственной группы экспертов по изменению климата

«Изменение климата»  №103, июнь–июль 2023 г. 

Более холодный и солёный, чем даже вода под ним, тонкий поверхностный слой океана играет решающую роль в газообмене между океаном и атмосферой.
При толщине менее одного миллиметра оболочка океана — самый верхний слой океана — играет огромную роль в морских процессах, организуя обмен теплом и химическими веществами между морем и атмосферой посредством диффузии. Вода тонкого поверхностного слоя холоднее примерно на 0,2–0,3 К и имеет более высокую солёность, чем вода даже на глубине всего два миллиметра.
С тех пор, как он был впервые описан в 1967 году, учёные пытались преодолеть затруднения с пониманием влияния этого слоя на поглощение углерода и на глобальный сток углерода в океане. Понимание его роли имеет решающее значение: в период с 2011 по 2020 гг. океан поглощал 26% всех антропогенных выбросов углекислого газа, а переменные, влияющие на секвестрацию углерода в океане, способствуют управлению углеродным циклом и изменением климата.
Белленджер и др. (Bellenger et al.) включили градиенты температуры и солёности океана, чтобы представить поверхностный слой океана за 15 лет (2000–2014 гг.) в модели системы Земля, оценивая, как эти изменения повлияли на количество углерода, поглощённого океаном. Работа представляет собой первую основанную на модели оценку влияния поверхностного слоя океана на обмен углекислого газа между океаном и атмосферой.
Исследователи обнаружили, что включение представления этого слоя в модель системы Земля привело к увеличению смоделированного стока углерода в океане на 15% — величина, согласующаяся с прошлыми оценками. Однако, когда они позволили в модели поверхностному слою реагировать на изменение концентрации углерода в океане, влияние на сток существенно уменьшилось. С динамическим фактором его вклад в моделируемый сток углерода в океане был ближе к 5%.
По словам авторов, исследование показывает важность включения поверхности океана в будущие усилия по моделированию климата и цикла углерода. И это демонстрирует, что интерактивная параметризация поверхности океана даёт более точную модель, которая уменьшает региональные ошибки в потоке углекислого газа. (Journal of Geophysical Research: Oceans, https://doi.org/10.1029/2022JC019479, 2023)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/thin-skin-helps-regulate-ocean-carbon-uptake

Хотя тенденция изменения площади морского льда в условиях глобального потепления в последние годы широко изучалась, большинство климатических моделей не смогли отразить недавние быстрые изменения в окружающей среде Арктики, что поставило под вопрос надёжность прогнозов климатических моделей для морского льда и предполагает потенциальный сдвиг в динамике арктического климата. Основываясь на результатах изменяющегося во времени метода эмерджентных ограничений со схемой взвешивания, авторы показывают, что освобождение Арктики ото льда может произойти раньше (по крайней мере, на 5 ~ 10 лет), чем предполагалось ранее. Другими словами, арктический лёд, скорее всего, исчезнет до 2050-х годов. Ограниченная наблюдениями дата освобождения Арктики ото льда в сентябре в рамках сценария развития на основе ископаемого топлива (т.е. SSP5–8.5) даёт центральную оценку 2050–2054 гг. с доверительным интервалом 66% (эквивалентным «вероятному» диапазону МГЭИК) 2037–2066 гг., в то время как Арктика, в соответствии с амбициозными сценариями смягчения последствий (т.е. SSP2-4.5) и SSP3-7.0 вероятно, станет свободной ото льда, ещё через 20 и 11 лет. Арктика, свободная ото льда, маловероятна в сценарии устойчивого развития (т.е. SSP1-2.6). В перспективе это изменяющееся во времени возникающее ограничение может также помочь обнаружить точки невозврата в климатической системе. Эти выводы содержат полезную информацию, которая поможет политикам справиться с изменением климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00431-1

Северное и Балтийское моря по-прежнему испытывают эвтрофикацию* и деоксигенацию, несмотря на большие международные усилия по смягчению таких экологических проблем. Из-за очень разных океанографических структур двух морей усилия по моделированию до сих пор были в основном сосредоточены либо на одном, либо на другом море, что затрудняло изучение межбассейнового обмена массой и энергией. Здесь авторы представляют модель океана (NEMO-Nordic) в сочетании со шведской прибрежной и океанической биогеохимической моделью (SCOBI), охватывающей Северное море, переходную зону Скагеррак-Каттегат и Балтийское море. Они обосновывают её пригодность для дальнейшего изучения биогеохимических изменений в системе Северного и Балтийского морей. Модель воспроизводит долгосрочные временные тренды, временную изменчивость, среднегодовые значения и общее пространственное распределение всех оценённых биогеохимических параметров. Она особенно удобна для использования в будущих мультистрессовых исследованиях, например, для оценки комбинированных сценариев воздействия климата и питательных веществ. В частности, производительность модели лучше всего подходит для концентраций кислорода и фосфатов. Тем не менее, между результатами моделирования и наблюдениями в прибрежных районах юго-восточной части Северного моря, в переходной зоне Скагеррак-Каттегат, Рижском, Финском и Ботническом заливах видны важные сезонные и пространственные различия для хлорофилла-а и нитратов. Они частично связаны с различными локальными процессами и биогеохимическим воздействием, приводящими к общему завышению содержания нитратов. Проверка результатов представленной модели для отдельных районов согласуется с областями оценки управления политикой, что даёт дополнительную ценность для лучшего вклада в международные программы, направленные на сокращение эвтрофикации в системе Балтийского и Северного морей.

*Эвтрофикация - насыщение водоёмов биогенными элементами, сопровождающееся ростом биологической продуктивности водных бассейнов.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/preprints/bg-2023-116

Водохранилища являются неотъемлемой частью современного общества, выполняя множество важных функций, оказывая неопределённое и спорное влияние на локальный климат и окружающую среду. Взаимосвязь осадки-температура и связанные с ними сложные экстремальные явления являются критическими климатическими факторами для людей и экосистем, но неизвестно, как водохранилища повлияют на эти факторы. Здесь авторы, на основе глобального анализа водохранилищ и метеорологических наблюдений и подхода парного сравнения, обнаружили, что участки вблизи водохранилищ имеют более высокую чувствительность экстремальных осадков к повышению температуры, а также повышенную частоту сложных экстремальных явлений осадков и температуры. Кроме того, эти климатические эффекты водохранилищ тесно связаны с размером водохранилища и более выражены в тёплом и сухом климате. Подчёркиваются потенциальные климатические риски, связанные с водохранилищами, имеющие важные последствия для укрепления устойчивости сообщества перед лицом этих проблем.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL103453

Антарктический лёд является движущей силой важных глубоководных течений, которые помогают регулировать климат Земли. Но система тормозит.
Согласно новому исследованию, часть глубоководной конвейерной ленты Земли замедляется, и в этом виновато таяние льда.
Когда зимой море вокруг окраин Антарктиды замерзает, лёд выбрасывает соль в нижележащую воду. Триллионы метрических тонн этой солёной, переохлаждённой, тяжёлой воды каскадом стекают вниз по континентальному склону Антарктиды подводными водопадами в глубины океана.
По мере того, как эти воды опускаются с антарктического шельфа, они распространяются на север через Южный океан, вызывая абиссальную циркуляцию — нижнюю часть глобального океана, «опрокидывающую» циркуляцию. Это самые плотные водные массы в Мировом океане и «машинное отделение» существующей системы, переносящей тепло, растворённые газы и питательные вещества по всему миру.

Но таяние ледников в Западной Антарктиде, в первую очередь в море Амундсена, опресняет шельфовые воды в море Росса и замедляет образование придонной воды, согласно исследованию, проведённому Кэти Ганн (Kathy Gunn), физиком-океанографом из Организации научных и промышленных исследований Содружества в Хобарте, Тасмания. Ганн и её коллеги исследовали воды в Австралийском антарктическом бассейне — части Тихого океана между Восточной Антарктидой и южной Австралией.
Они использовали десятилетние наблюдения с исследовательских судов и непрерывные измерения с причалов, чтобы отслеживать изменения температуры, солёности, кислорода и потока в трёх источниках донной воды, которые получает этот бассейн: море Уэдделла, побережье Земли Адели и море Росса. Они обнаружили, что с 1990-х годов потоки стали преснее, легче и меньше по объёму, а глубинная циркуляция замедлилась почти на треть. Наибольшие изменения произошли в потоках из моря Росса.
«Мы находимся ниже по течению от большого количества талой воды», — сказала Ганн. Эта талая вода с ледников делает поверхность океана менее солёной, а когда она замерзает, воды внизу становятся менее плотными, чем обычно, и медленнее падают в глубину.
По словам Ганн: «Учитывая наши ожидания, что лёд продолжит таять, наиболее вероятным результатом будет продолжение замедления».
Между тем, недавнее исследование, проведённое океанографом Шэньцзе Чжоу (Shenjie Zhou), постдоком Британской антарктической службы, показало 20-процентное замедление в атлантическом секторе у антарктического моря Уэдделла. Чжоу и его коллеги предположили, что ослабление прибрежных ветров как часть естественного цикла приводит к сокращению площадей, образующих лёд.

По словам Чжоу, наблюдения как в море Уэдделла, так и в Австралийском антарктическом бассейне являются ранними признаками замедления «опрокидывающей» циркуляции. Основной драйвер может различаться между двумя областями, но «общая картина будет определяться самыми слабыми местами системы».

Прогнозы меняющихся вод

Наблюдения согласуются с прогнозами моделей «океан-атмосфера-морской лёд», опубликованными ранее в этом году, которые показывают, что «опрокидывающая» циркуляция Антарктики может замедлиться на 40% к 2050 году, если выбросы парниковых газов не уменьшатся.
Прогнозируемые изменения уже идут полным ходом, сказал океанограф и специалист по моделированию из Университета Нового Южного Уэльса Мэтью Ингланд (Matthew England), соавтор работы по моделированию и нового исследования австралийского антарктического бассейна. По его словам, последствия продолжающегося замедления или коллапса будут глубокими и, вероятно, необратимыми.
Любые признаки замедления абиссальной циркуляции могут сигнализировать о фундаментальном сдвиге в равновесии океана и его роли в качестве регулятора климата, считает физик-океанограф Натали Робинсон (Natalie Robinson) из Национального института водных и атмосферных исследований Новой Зеландии, не участвовавшая в новых исследованиях. Более медленная циркуляция может означать, что океаны поглощают меньше углекислого газа и тепла.
Ганн сказала, что её беспокоит влияние замедления циркуляции на морские экосистемы. Глубинная циркуляция вентилирует глубокие бассейны кислородом, а ослабление уже уменьшило приток кислорода и истончило хорошо вентилируемые глубинные слои. Это изменение может повлиять на морскую жизнь на глубине, а также на способность верхней части «опрокидывающей» циркуляции возвращать питательные вещества на поверхность. «Поскольку «опрокидывание» замедлится, океан начнёт немного застаиваться», — объяснила Ганн.
«Возможно, ещё слишком рано говорить с уверенностью о том, выходят ли недавние изменения в регионе моря Росса за диапазон естественной изменчивости, но за этим районом нужно внимательно следить, потому что «шельфовый ледник уязвим для изменений циркуляции, которые могут быстро привести к гораздо более тёплым водным массам», входящим в его полость», — сказала Робинсон.

Ссылка: https://eos.org/articles/meltwater-from-antarctic-glaciers-is-slowing-deep-ocean-currents

Изменение климата было частично смягчено за счёт увеличения суммарного стока углерода на суше в наземной биосфере. Таким образом, понимание процессов, управляющих этим стоком, необходимо для защиты, управления и прогнозирования этой важной экосистемной услуги. В этом обзоре авторы рассматривают доказательства усиленного стока углерода на суше и приписывают наблюдаемую реакцию движущим силам и процессам. Этот сток увеличился с 1,2 ± 0,5 ПгС год^–1 в 1960-х годах до 3,1 ± 0,6 ПгС год^–1 в 2010-х годах. Эта тенденция в значительной степени является результатом «удобрения» углекислым газом, увеличивающего фотосинтез (вызывающего увеличение годового стока углерода на суше более чем на 2 ПгC в глобальном масштабе с 1900 г.), в основном в районах тропических лесов, и повышенных температур, снижающих ограничение холода, главным образом в более высоких широтах. Продолжающееся долгосрочное связывание углерода на суше возможно до конца этого века при осуществлении нескольких сценариев выбросов, особенно если используются природные климатические решения и надлежащее управление экосистемами. Новое поколение глобально распределённых полевых экспериментов необходимо для улучшения понимания будущего потенциала поглощения углерода путём измерения подземного выброса углерода, реакции на обогащение углекислым газом и долгосрочных сдвигов в распределении и круговороте углерода.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-023-00456-3

Ожидается, что глобальное бремя для здоровья от дыма лесных пожаров усилится в условиях изменения климата, однако нет количественных оценок экономических издержек, связанных с увеличением смертности и числа госпитализаций, обусловленных сердечно-сосудистыми и респираторными заболеваниями. Используя систему количественной оценки риска лесных пожаров и ансамбль из 12 климатических моделей, авторы обнаружили среднее увеличение затрат на здоровье в результате дыма лесных пожаров к 2070 году на 1–16% в различных ландшафтах юго-восточной Австралии. Максимальное увеличение стоимости в ансамбле (5–38%) часто превышает сокращение выбросов в результате обработки топлива, в то время как затраты снижаются умеренно (0–7%) для ансамблевого минимума. Неослабевающее изменение климата увеличит вредное воздействие дыма от лесных пожаров на здоровье и снизит установленную эффективность горения.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00432-0