Ледниковые впадины в Антарктиде способствуют смешиванию тёплой и холодной воды, влияя на глобальный климат. Новое исследование изучает, справедливо ли то же самое для впадин вдоль береговой линии Гренландии.

Атлантическая меридиональная термохалинная циркуляция служит конвейерной лентой Атлантического океана, транспортируя тёплую воду на север к Полярному кругу и возвращая холодную, плотную воду обратно в тропики. Прибрежные районы Гренландии являются критически важными участками в атлантической меридиональной термохалинной циркуляции, влияя на перераспределение тепла и питательных веществ по всему миру.

Континентальный шельф вдоль побережья Гренландии отмечен глубокими бороздами, называемыми ледниковыми впадинами, которые простираются от устьев ледниковых фьордов до открытого океана. Исследования в Антарктиде показывают, что ледниковые впадины там усиливают смешивание холодных и тёплых вод, но было собрано мало данных наблюдений, чтобы определить, справедливо ли то же самое для впадин Гренландии.

На борту исследовательского судна Neil Armstrong в конце лета 2022 года в рамках круиза Overturning in the Subpolar North Atlantic Program, финансируемого Национальным научным фондом, Нельсон и др. (Nelson et al.) исследовали, как впадины влияют на циркуляцию океана вокруг Гренландии. Они собрали данные на юго-западе Гренландии в жёлобе Нарсак, ширина которого в устье составляет 30 километров, а глубина достигает 600 метров — примерно в четыре раза больше, чем средняя глубина окружающего континентального шельфа. Сбор данных по нескольким судовым трассам позволил исследователям сравнить свойства водных масс в жёлобе и за его пределами, описать потоки в нём и вокруг него, а также оценить смешивание вод с различной температурой и концентрацией питательных веществ.

Результаты показали, что жёлоб Нарсак обеспечивает путь для проникновения тёплой солёной атлантической воды на континентальный шельф и смешивания её с холодными пресными полярными водами. Следовательно, вода в жёлобе более пресная, более богатая кислородом, менее богатая питательными веществами и иногда более холодная, чем близлежащие прибрежные воды. Эти изменения в состоянии воды могут немного ограничить таяние ледникового льда в соседнем фьорде. Кроме того, жёлоб создает подповерхностную циркуляцию, которая, вероятно, выводит измененную воду из жёлоба, что может усилить стратификацию и уменьшить образование глубоководных вод за пределами континентального шельфа.

Исследование предлагает новые идеи о малоизученных ледниковых впадинах Гренландии и их роли в регуляции климатической системы, говорят авторы. Однако они отмечают, что необходимо провести больше исследований для установления кумулятивного воздействия впадин на глобальную циркуляцию океана.
(Journal of Geophysical Research: Oceans, https://doi.org/10.1029/2024JC022246, 2025)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/how-greenlands-glacial-troughs-influence-ocean-circulation 

Высокоширотные изменения плотности, которые, по-видимому, вызваны изменениями атмосферного давления, могут распространиться на средние широты и повлиять на силу течения всего за год.

В Атлантическом океане система течений переносит огромные объёмы тёплой солёной поверхностной воды на север. Когда эта вода достигает более высоких широт и становится холоднее, она опускается и присоединяется к глубокому возвратному потоку на юг. Этот цикл, известный как Атлантическая меридиональная термохалинная циркуляция (АМТЦ), играет важную роль в климате Земли, поскольку он перераспределяет тепло, питательные вещества и углерод через океан.

Хотя учёные знают, что сила АМТЦ — то есть, сколько воды она переносит — может меняться со временем и в разных регионах, было неясно, как изменения силы АМТЦ в высоких северных широтах могут или не могут быть связаны с изменениями на юге.

Пети и др. (Petit et al.) применили моделирование климата с высоким разрешением для выявления связей между изменчивостью АМТЦ на средней широте 45° с.ш. и поведением течения в более высоких субполярных широтах. Наблюдения АМТЦ в высоких широтах, использованные при моделировании, были получены с помощью массива инструментов Overturning in the Subpolar North Atlantic Program (OSNAP), сети причалов и подводных аппаратов, развёрнутых в Лабрадорском море между Гренландией и Шотландией.

Исследователи обнаружили, что сила субполярной АМТЦ, зафиксированная данными OSNAP, не влияет на силу АМТЦ в средних широтах. Однако они обнаружили, что плотность воды субполярной АМТЦ, начинавшей свое путешествие обратно на юг, повлияла на последующую силу АМТЦ в средних широтах.

Изменения плотности воды в высоких широтах, по-видимому, вызваны изменениями атмосферного давления, которые влияют на ветровое напряжение и плавучесть на поверхности моря. Анализ группы показывает, что в течение периода времени в один год эти субполярные изменения плотности распространяются на юг вдоль дальней западной стороны Северной Атлантики, создавая более крутой градиент плотности в средних широтах и, в конечном итоге, влияя там на силу АМТЦ.

Результаты свидетельствуют, что измерения плотности OSNAP могут быть использованы для мониторинга силы АМТЦ в средних широтах. По словам исследователей, результаты исследования также могут помочь в разработке будущих систем наблюдения за океаном для углубления понимания роли океана в климате Земли.
(Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2025GL115171, 2025)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/water-density-shifts-can-drive-rapid-changes-in-amoc-strength

Интенсивность городских островов тепла тесно связана с характеристиками городской подстилающей поверхности. В этом исследовании изучается влияние подстилающих поверхностей на температуру поверхности земли (ТПЗ) в высокоурбанизированных центральных районах и быстро развивающихся пригородных районах Тяньцзиня, Китай. Десять движущих факторов, связанных с городской пространственной морфологией, поверхностью земли и социально-экономическими условиями, были выбраны из двух- и трёхмерных перспектив. ТПЗ была получена с использованием данных Landsat 8 и MODIS от 28 августа 2020 года. Модель XGBoost и метод SHAP были применены для анализа вклада отдельных и взаимодействующих факторов в ТПЗ. Результаты показали, что: (1) В центральных районах вклад NDVI (Normalized difference vegetation index; 0,89), BH (Building height; 0,30) и Albedo (0,25) был самым высоким. В пригородных районах самым высоким был вклад NDVI (0,90), Albedo (0,60) и NLI (Night light index; 0,42). NDVI показал значительную отрицательную корреляцию с ТПЗ в обеих областях, с более выраженным охлаждающим эффектом по сравнению с другими факторами. (2) В центральных районах сочетание BH и BD (Building density) оказало наибольшее влияние на ТПЗ, при этом охлаждающие эффекты наблюдались, когда BH>20 м и BD уменьшалась. В пригородных районах сочетание NDVI и PIS (Percentage of impervious surface) было самым влиятельным, при этом более высокий PIS увеличивал ТПЗ, когда NDVI<0,5. (3) Городские пространственные параметры оказали более слабое влияние на ТПЗ в пригородных районах по сравнению с центральными районами, где социально-экономические параметры играли более сильную роль. В целом, 2D-перспективы оказали большее влияние на ТПЗ, чем 3D-перспективы. Результаты подчёркивают необходимость принятия адаптированных мер регулирования на основе стадий городского развития.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-025-04025-0

Происхождение частиц и газовых примесей, вовлечённых в быстро меняющийся полярный климат, остаётся неясным, что ограничивает надёжность климатических моделей. Это особенно касается частиц, вовлечённых во взаимодействие аэрозоля и облаков с полярными облаками. Поскольку подробные измерения химического следа сложны и дороги в полярных регионах, для определения источников наблюдаемых атмосферных соединений часто используется обратное моделирование. Однако точность этих методов не очень хорошо количественно определена. В этом исследовании представлена ​​оценка результатов анализа путём объединения обратных траекторий из модели FLEXible PARTicle (FLEXPART) с использованием трассеров из модели Weather Research and Forecast, включая химию (WRF-Chem). Знание точных смоделированных источников выбросов трассеров в WRF-Chem позволяет достоверно количественно оценить точность обнаружения источника. Результаты показывают, что прямая интерпретация выходных данных обратной модели или более продвинутые анализы, такие как функции потенциального вклада источника (potential source contribution functions, PSCF), часто ненадёжны при определении источников выбросов. После изучения чувствительности параметров благодаря применённой структуре моделирования был представлен обновлённый и строго оценённый результат анализа обратного моделирования для отслеживания происхождения атмосферных видов из данных измерений. Два теста этого улучшенного исследования на фактических данных аэрозолей из арктических кампаний демонстрируют его способность правильно определять известные источники метансульфоновой кислоты и чёрного углерода. Представленные результаты показывают, что традиционные методы обратной траектории часто неправильно определяют регионы источников выбросов. Поэтому рекомендуется использовать описанный здесь метод для будущих усилий по отслеживанию происхождения измеренных атмосферных частиц и газовых примесей.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/25/5331/2025/

Урбанизация ускоряется, более 55% населения мира проживает в городских районах по состоянию на 2018 год, а к 2030 году, по прогнозам, достигнет 60%. Этот рост усиливает давление на окружающую среду, в частности, ухудшение качества воздуха, что отрицательно влияет на здоровье человека и социально-экономические системы. Среди загрязнителей воздуха атмосферная минеральная пыль играет важнейшую роль в климатической системе Земли и представляет прямые риски для здоровья. В этом исследовании оценивается массовая концентрация атмосферной пыли в планетарном пограничном слое — атмосферной области, где происходит большая часть антропогенной деятельности — в крупных городах и мегаполисах мира (население >5 миллионов). Используя климатические данные LIDAR Climatology of Vertical Aerosol Structure (LIVAS) Европейского космического агентства, которые предлагают многолетние четырёхмерные данные о концентрации пыли на основе наблюдений за Землёй, авторы анализируют как мелкодисперсные, так и крупнодисперсные компоненты пыли. Результаты показывают, что текущие уровни пыли превышают среднегодовые рекомендации Всемирной организации здравоохранения по качеству воздуха для PM_2.5 и PM₁₀ в 49,4% и 87,7% исследованных городских районов соответственно, подвергая около 701,4 миллиона человек воздействию опасных концентраций пыли. К особенно пострадавшим регионам относятся Ближний Восток, Индийский субконтинент, Восточная Азия, Северная Африка и Сахель. Прогнозы указывают на 21,7%-ное увеличение подверженного воздействию населения к 2030 году, что составит в общей сложности 856,5 миллиона человек, несмотря на общее снижение серьёзности воздействия пыли в более чем 70% городов. Эпидемиологические модели используются для оценки связанных рисков для здоровья. Эта работа даёт важные сведения для управления качеством воздуха на основе фактических данных и стратегий общественного здравоохранения, поддерживая усилия по смягчению последствий антропогенного воздействия на климат в условиях расширения городов.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2025-1841/

Это исследование объединяет анализ данных о температуре поверхности с природными и антропогенными факторами, тесно связанными с городской тепловой средой в Нанкине с 2000 по 2020 гг., рассматривая характеристики пространственно-временных изменений эффекта городского острова тепла и интерактивные связи между его факторами влияния. Результаты исследования следующие: (1) В период с 2000 по 2020 гг. эффект городского острова тепла в Нанкине демонстрировал тенденцию к расширению, распространяющуюся от центра города к периферии, при этом явление острова тепла в основном концентрировалось в старых городских районах, характеризующихся развитой торговлей, промышленностью и плотным населением. Температура поверхности постепенно снижалась от центра города к пригородам, образуя отчётливый градиент пространственного распределения. Как эллипс стандартного отклонения, так и центроид высокотемпературных областей показали смещение на юг. (2) Значительные различия в температурах поверхности наблюдались в разных типах землепользования, при этом застроенные территории и пахотные земли поддерживали относительно стабильную и более высокую температуру поверхности, в то время как водоёмы и леса демонстрировали более низкую и стабильную температуру поверхности. (3) Растительный покров, нормализованный индекс водоёма, высота, дисперсия и индекс разнообразия Шеннона отрицательно коррелировали с температурой поверхности, в то время как нормализованный индекс разницы голых земель, индекс застройки, индекс дисперсии и индекс сплочённости участков положительно коррелировали с температурой поверхности. В Нанкине было обнаружено, что интерактивные эффекты двойных факторов на эффект городского острова тепла больше, чем эффекты отдельных факторов, при этом растительный покров был определён как наиболее критический фактор, влияющий на температуру поверхности. Совместный учёт многомерных факторов улучшает понимание пространственных закономерностей и причин эффекта городского острова тепла, проясняет взаимосвязи и степени влияния между природными, социально-экономическими и ландшафтными факторами и обеспечивает научную основу для улучшения качества среды обитания в Нанкине.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/17/11/1837

Эмуляторы искусственного интеллекта для прогнозирования стали мощными инструментами, которые могут превзойти обычные числовые прогнозы. Следующим рубежом является создание эмуляторов для длительных климатических расчётов в диапазоне пространственно-временных масштабов, что особенно важно для океана. Эта работа создаёт искусный глобальный эмулятор океанического компонента современной климатической модели. Авторы эмулируют ключевые океанические переменные, высоту поверхности моря, горизонтальные скорости, температуру и солёность по всей их глубине. Используется модифицированная архитектура ConvNeXt UNet, обученная на многоглубинных уровнях океанических данных. Было показано, что эмулятор океана — Samudra — не демонстрирующий дрейф относительно истины, может воспроизводить глубинную структуру океанических переменных и их межгодовую изменчивость. Samudra стабилен на протяжении столетий и в 150 раз быстрее исходной модели океана. Samudra изо всех сил пытается уловить правильную величину вынуждающих тенденций и одновременно оставаться стабильным, что требует дальнейшей работы.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GL114318

Синоптики надеются, что новые алгоритмы позволят раньше предупреждать о приближении опасной погоды.

Алгоритмы искусственного интеллекта (ИИ) могут производить прогнозы погоды быстрее, чем традиционные алгоритмы, используя малую часть вычислительных затрат. Но поскольку обучение ИИ требует больших объёмов данных, до сих пор он был наиболее успешным в создании прогнозов глобального масштаба. До недавнего времени исследователям не хватало данных, необходимых для обучения алгоритмов прогнозированию мелкомасштабных погодных условий, таких как грозы.

Флора и Потвин (Flora and Potvin) расширили прогнозирование погоды на основе ИИ до событий масштаба гроз, обучив нейронную сеть Google GraphCast на данных из системы Warn-on-Forecast NOAA. Исследовательский проект Warn-on-Forecast генерирует прогнозы с высоким разрешением для областей, где вероятны экстремальные погодные условия, с целью выпуска более ранних предупреждений о торнадо, сильных грозах и внезапных наводнениях.

Модель ИИ, названная WoFSCast, изучила динамику ключевых характеристик гроз, включая восходящие потоки, которые подпитывают штормы термодинамической энергией, и холодные воздушные карманы, которые образуются под штормами и влияют на то, как штормы движутся и растут.

Модель дала в основном точные прогнозы того, как будут развиваться штормы в течение двух часов; эти прогнозы совпали на 70–80% с прогнозами, сгенерированными системой Warn-on-Forecast. Процесс генерации прогноза занял всего 30–40 секунд с использованием одного графического процессора. Это как минимум в 10 раз быстрее, чем использование текущей системы Warn-on-Forecast для генерации прогнозов без ИИ.

Исследователи предполагают, что с дополнительными данными для обучения WoFSCast может стать ещё более универсальным, например, предсказывая поверхностные ветры и осадки в тропических циклонах, выходящих на сушу, а также то, как будут распространяться лесные пожары. Используя систему, усовершенствованную с помощью ИИ, Национальная метеорологическая служба сможет быстрее выпускать предупреждения о суровых погодных условиях и уменьшать вред, наносимый этими экстремальными явлениями.
(Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2024GL112383, 2025)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/storm-prediction-gets-10-times-faster-thanks-to-ai

Точная оценка антропогенных выбросов CO₂ имеет решающее значение для эффективной политики смягчения антропогенного воздействия на климат. Целью данного исследования является улучшение оценок выбросов CO₂ в Китае с использованием измерений дистанционным зондированием усреднённых по столбу молярных долей CO₂ в сухом воздухе (XCO₂) и подхода нейронной сети. Авторы оценили аномалии XCO₂, полученные с помощью трёх подходов к фоновой концентрации XCO₂: CHN (национальная медиана), LAT (10-градусная широтная медиана) и NE (среднее значение ближайших сеток без выбросов). Затем была применена модель обобщённой регрессионной нейронной сети в сочетании со стратегией моделирования разделов с использованием алгоритма кластеризации K-средних для оценки выбросов CO₂ на основе аномалий XCO₂, суммарной первичной продуктивности и данных о населении. Результаты показывают, что метод NE либо превосходил метод LAT, либо был по крайней мере сопоставим с ним, в то время как метод CHN показал худшие результаты. Стратегия моделирования разделов и включение данных о населении эффективно улучшили оценки выбросов CO₂. В частности, увеличение числа разделов с 1 до 30 с использованием метода NE привело к снижению значений средней абсолютной ошибки с 0,254 до 0,122 гС/м²/день, в то время как включение данных о населении привело к снижению значений средней абсолютной ошибки между 0,036 и 0,269 гС/м²/день для различных разделов. Настоящие методы и результаты предлагают критически важные идеи для поддержки разработки государственной политики и установления целевых показателей.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/16/6/631

Главными темами номера являются:

• В столице Бразилии 9 мая прошло– В столице Бразилии 9 мая прошломинистерское заседание стран БРИКС, посвящённое борьбе со стихийными бедствиями
• Виртуальный саммит ООН высокого уровняВиртуальный саммит ООН высокого уровняпо вопросам климата

Также в выпуске:

• • •  Национальная товарная биржа провела аукцион по продаже углеродных единиц
    •  Правительство Москвы утвердило отчёт за 2024 год об использовании средств от размещения зелёных облигаций
    •  Первые климатические проекты в строительной сфере зарегистрированы в России
    •  Первые планы по адаптации регионов к климатическим изменениям будут обновлены в первом квартале 2025 года
    •  Верифицирован климатический проект по закачке сточных вод в подземные пласты
    •  В публикации Климатического центра Росгидромета представлен анализ структуры климатического обслуживания на глобальном и национальном уровнях
    •  Арктика является не только жертвой, но и активным фактором изменения климата
    •  Новые публикации в российских и зарубежных научных изданиях
    •  Доклад ООН: климатический кризис угрожает потерей самобытности коренным народам Арктики
    •  (ВМО) выпустила Руководящие принципы по проверке гидрологических прогнозов на 2025 год
    •  Ежегодный обзор глобального климата за период с 2025 по 2029 годы Всемирной метеорологической организации
    •  Укрепление Программы ВОЗ-ВМО по климату и здоровью