Диапазон суточных температур (ДСТ), как основной показатель системы Земли, демонстрирует очевидные временные и пространственные вариации, которые не совсем согласуются с глобальными. Возможности исторического моделирования 19 моделей Проекта CMIP6 для ДСТ были сначала оценены на основе данных CRU_TS v4.04. Будущие изменения в рамках трёх общих социально-экономических путей (SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP5-8.5) в ДСТ прогнозировались с использованием мультимодельного ансамблевого среднего значения, а его межгодовые вариации сезонно исследовались с помощью анализа эмпирической ортогональной функции. Результаты показали, что модели CMIP6 могут отражать тенденцию к снижению ДСТ в течение 1901–2014 гг., при этом глобальный коэффициент пространственной корреляции между моделями и наблюдениями варьируется от 0,4 до 0,7. Мультимодельное ансамблевое среднее значение превзошло оценки отдельных моделей как по пространственным, так и по временным вариациям, что указывает на его более высокую точность и надёжность. Будущие изменения ДСТ продемонстрировали значительное снижение в северном полушарии и увеличение в Южной Америке, а величина изменения росла с увеличением времени и интенсивности выбросов, особенно более чем на 0,4°C в рамках SSP5-8,5. Тенденция к снижению глобального ДСТ сохранялась в SSP2-4.5 и SSP5-8.5, тогда как SSP1-2.6 сменила тенденцию к увеличению в течение 2015–2100 гг. ДСТ демонстрировал сезонные колебания и в основном находился под влиянием холодных месяцев. Доминирующие моды межгодового ДСТ и их связь с геопотенциальной высотой 500 гПа, U-ветром на 200 гПа и уходящей длинноволновой радиацией показали более сильные особенности в тропических регионах. Высокоположительная корреляция между первой модой ДСТ и индексом Ниньо3,4 в декабре/январе/феврале составляет 0,67, что указывает на значительное влияние Эль-Ниньо-Южного колебания на ДСТ.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-024-07107-3

Глобальное потепление ускоряет круговорот воды, вызывая во всём мире новые засухи, затрудняющие мониторинг и прогнозирование. Стандартизированный индекс эвапотранспирации осадков (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, SPEI) используется для оценки характеристик засухи и времени реакции природных и экономических систем в различных временных масштабах. Однако существующие наборы данных SPEI имеют грубое пространственное или временное разрешение или ограниченную пространственную протяжённость, что сокращает их способность точно определять даты начала или окончания или масштабы засухи в глобальном масштабе. Чтобы сократить эти пробелы, авторы разработали глобальный ежедневный набор данных SPEI (SPEI-GD) с пространственным разрешением 0,25° с 1982 по 2021 гг. в нескольких временных масштабах (5, 30, 90, 180 и 360 дней), основанный на осадках из набора данных реанализа Европейского центра среднесрочного прогнозирования погоды V5 (ERA5) и потенциальном суммарном испарении из набора данных Сингера. По сравнению с широко используемым набором данных базы SPEI, SPEI-GD может улучшить пространственно-временное разрешение и точность SPEI в районах, где отсутствуют метеорологические сайты. SPEI-GD хорошо коррелирует с SPEI на местах и влажностью почвы. Этот набор данных надёжно поддерживает субсезонные и ежедневные глобальные и региональные исследования засухи.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-024-03047-z

Сезонные эрозионные наводнения представляют собой серьёзную проблему для эффективного мониторинга стихийных бедствий и исследований деградации земель. Данное исследование решает эту проблему, используя комбинированные возможности временных рядов изображений Landsat и MODIS для достижения картографирования наводнений во время таких событий с высоким пространственно-временным разрешением. Исследование подчёркивает исключительную важность точного мониторинга наводнений для смягчения последствий стихийных бедствий и информированного управления земельными ресурсами. Чтобы преодолеть ограничения, связанные с компромиссом между пространственным и временным разрешением в современных спутниковых датчиках, авторы применили методы гибкого пространственно-временного объединения данных (flexible spatiotemporal data fusion, FSDAF) для создания синтетических изображений наводнений с улучшенным пространственно-временным разрешением для картографирования с использованием данных MODIS и Landsat от 29 августа по 3 сентября 2016 г. Было проведено сравнение карт наводнений из нескольких прогнозов после стихийного бедствия, основанных на полученных наземными изображениями временных рядов паводка на реке Туманган в Китае. Согласно подходу FSDAF, входное изображение Landsat от 25 марта 2016 г. и объединённые результаты имели среднеквадратическую ошибку 0,0301, среднюю разницу 0,001, r = 0,941 и индекс структурного сходства 0,939, что указывает на то, что временные данные о вариациях были эффективно включены в прогноз 16 августа 2016 года. Результаты также показали, что значения прогноза FSDAF ниже, чем значения фактического изображения Landsat. Результаты исследования также свидетельствуют, что сгенерированные изображения можно эффективно использовать для картографирования наводнений. Используя недавно разработанную имитационную модель, авторы смогли создать полную карту затопленных территорий во время события с 29 августа по 3 сентября 2016 года. Это показывает, что FSDAF имеет большой потенциал для прогнозирования и изучения наводнений и может принести пользу в исследовании дальнейшей деградации земель, вызванной стихийными бедствиями, путём объединения изображений из нескольких источников для получения информации дистанционного зондирования с высоким временным и пространственным разрешением.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-024-53552-9

Это веб-приложение, позволяющее проводить гибкое временное и пространственное исследование и анализ тенденций недавнего прошлого и прогнозируемых будущих изменений для широкого спектра ключевых климатических переменных и для множества наборов данных (обычно используемых в качестве альтернативных источников данных для оценки изменения климата.

Ссылка: https://confluence.ecmwf.int/display/CKB/Copernicus+Interactive+Climate+Atlas%3A+User+Guide

Сравнение оценок поглощения углерода на основе моделей наземной биосферы (МНБ) с подходом «снизу вверх» с нисходящими («сверху вниз») атмосферными инверсиями помогает оценить, насколько хорошо мы понимаем обмен углекислого газа (CO₂) между атмосферой и земной биосферой. Предыдущие сравнения показали разную степень согласия между подходами «снизу вверх» и «сверху вниз», но они почти исключительно были сосредоточены на крупных, агрегированных масштабах (например, глобальных или континентальных), что давало ограниченное представление о причинах несоответствий. Здесь авторы исследуют, как согласованность, определяемая как разброс оценок суммарного экосистемного обмена (СЭО) внутри ансамбля MНБ или инверсий, варьируется в более мелких пространственных масштабах, от 1° × 1° до североамериканского континента. Также оценивается, насколько согласованность влияет на точность общих оценок СЭО, фильтруя модели на основе их согласия с изменчивостью, величиной и сезонностью наблюдаемых сокращений или увеличений содержания CO₂ в атмосфере. Обнаружено, что МНБ дают более последовательные оценки СЭО для большинства регионов и в большинстве масштабов по сравнению с инверсиями. Модели фильтрации с использованием показателей CO₂ в атмосфере приводят к существенному уменьшению ансамблевого разброса для МНБ, но не для инверсий. Это говорит о том, что разброс ансамблей, вероятно, не является надёжным показателем неопределённости, связанной с балансом углерода в Северной Америке в любом пространственном масштабе. Многообещающе, что применение показателей атмосферного CO₂ приводит к набору моделей со сходящимися оценками потоков по МНБ и инверсиям. В целом, показано, что многомасштабная оценка согласия между оценками СЭО «снизу вверх» и «сверху вниз», чему способствуют ограничения наблюдений в региональном масштабе, является многообещающим путём к выявлению мелкомасштабных источников неопределённости и улучшению как согласованности, так и точности ансамбля. Эти результаты помогают уточнить понимание углеродного баланса биосферы, особенно в масштабах, необходимых для информирования о региональной обратной связи между углеродом и климатом. 

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/5/JCLI-D-23-0385.1.xml   

Изучаются линейные тенденции меридионального переноса тепла в атмосфере (ПТА) с 1980 года в наборах данных атмосферных реанализов, связанных климатических моделей и климатических моделей, сосредоточенных только на атмосфере, с учётом исторических температур поверхности моря. Тенденции ПТА разделяются на вклады трёх компонентов циркуляции: (i) переходных вихрей, (ii) стационарных вихрей и (iii) средней меридиональной циркуляции. Все реанализы и модели сходятся во мнении о характере тенденций ПТА в Южном океане, что обеспечивает уверенность в тенденциях в этом регионе. В реанализах наблюдается устойчивое увеличение магнитуды переходных вихрей ПТА в Южном океане, которое хорошо воспроизводится моделями, сосредоточенными только на атмосфере, в то время как совмещённые модели показывают тенденции меньшей величины. Это говорит о том, что характер трендов температуры поверхности моря способствует появлению переходных вихревых трендов ПТА в этом регионе. В тропиках обнаружены большие различия между тенденциями среднемеридиональной циркуляции ПТА в моделях и реанализах, которые авторы связывают с расхождениями в тенденциях тропических осадков. В Северном полушарии найдено меньше свидетельств крупномасштабных тенденций и большая неопределённость, но отмечено несколько регионов с несоответствиями между результатами моделей и реанализов, имеющими динамические объяснения. На протяжении всего исследования обнаруживается сильная компенсация между различными компонентами ПТА, особенно в Южном океане, где тренды переходных вихрей ПТА хорошо компенсируются тенденциями среднемеридиональной циркуляции ПТА, что приводит к относительно небольшим общим тенденциям ПТА. Это подчёркивает важность рассмотрения изменений ПТА в целом, а не каждого компонента ПТА по отдельности.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/5/JCLI-D-23-0385.1.xml

Изучаются доминирующие особенности эволюции атмосферной циркуляции, связанные с экстремальными волнами тепла в России летом 2010 и 2016 годов соответственно, и их возможная связь с таянием морского льда в Арктике. Результаты показывают, что в российском регионе (20–70° в.д., 45–65° с.ш.) наблюдалось продолжительное 44-дневное событие экстремальных волн тепла с 4 июля по 16 августа 2010 г. и 26-дневное событие со 2 по 27 августа 2016 г. Сопутствующие аномалии атмосферной циркуляции характеризуются летней аномалией арктического холода в средней и нижней тропосфере и аномалией антициклонической циркуляции над Уральскими горами. Модельные эксперименты, учитывающие летние аномалии морского льда в Арктике, воспроизводят основные характеристики наблюдений. Наблюдения и численное моделирование показывают, что летняя арктическая аномалия морского льда способствует формированию летней арктической аномалии холода, которая часто сопровождается усилением бароклинности на большей части арктической тропосферы, а также увеличением и уменьшением меридионального градиента температуры в высоких и средних широтах, соответственно. Такая конфигурация усиливает западные ветры над большей частью Арктики и ослабляет зональные западные ветры над южным Уралом. Этот аномальный зональный характер ветра создаёт фоновые условия для устойчивой положительной аномалии высоты геопотенциала в средней и нижней тропосфере, что динамически способствует преобладанию явлений экстремальных волн тепла в России. Более того, по сравнению с 2016 г., более слабая аномалия меридионального потенциального градиента завихрённости летом 2010 г. продлила сохранение Уральского блокирования, что может приводить к более длительным событиям экстремальных волн тепла в России.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/5/JCLI-D-23-0087.1.xml

Точное представление углеродного цикла океана в моделях системы Земли имеет важное значение для понимания эволюции океанических стоков CO₂ в условиях выбросов CO₂ и глобального потепления. Ключевая неопределённость возникает из-за неспособности моделей системы Земли явно отображать мезомасштабные вихри. Чтобы устранить это ограничение, авторы проводят эксперименты по разрешению вихрей поглощения CO₂ в условиях глобального потепления в идеализированной модели океана в средних широтах. По сравнению с аналогичными экспериментами с более грубым разрешением показано, что сток CO₂ в экспериментах с вихревым разрешением на 34% больше. 80% этого увеличения связано с более эффективным антропогенным поглощением CO₂ из-за более сильной меридиональной термохалинной циркуляции. Остальное является результатом более слабого сокращения поглощения CO₂, связанного с меньшим снижением меридиональной термохалинной циркуляции в условиях глобального потепления. Хотя эти результаты являются лишь частью общей реакции на изменение климата, они подчёркивают важность точного представления мелкомасштабных океанских процессов для более точной оценки поглощения CO₂.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL106172

Изменение климата обостряет необходимость озеленения городов и связанных с ним выгод для окружающей среды и благосостояния человека. Деревья могут помочь смягчить городскую жару, но необходимо более детальное понимание охлаждающего эффекта зелёной массы для принятия управленческих решений и использования деревьев в качестве эффективной инфраструктуры для адаптации к климату. Авторы исследовали, как городские деревья влияют на летнюю температуру воздуха вдоль тротуаров в районе Такомы, штат Вашингтон, США, и в какой степени городские деревья снижают риски высоких летних температур (т.е. уровни, регулируемые государственными правилами воздействия тепла на открытом воздухе, предназначенные для снижения заболеваний). Температура воздуха варьировалась в среднем на 2,57°C по всей территории, учитываемой в исследовании, а вероятность того, что дневные температуры превысят регулируемые пороговые значения высоких температур, была до пяти раз выше в местах без навеса в пределах 10 м по сравнению с местами со 100% покрытием. Температура воздуха линейно уменьшалась с увеличением покрова в пределах 10 м, что позволяет предположить, что каждая единица добавленного древесного покрова может способствовать охлаждению воздуха. Эти результаты подчёркивают ценность деревьев в смягчении последствий городской жары, особенно с учётом ожидаемого потепления, вызванного изменением климата. Защита существующих городских деревьев и увеличение древесного покрова (например, путём посадки уличных деревьев) являются важными действиями по повышению устойчивости городских территорий к изменению климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-024-51921-y

С 2007 года над Северным Ледовитым океаном появляются беспрецедентные морские волны тепла. Авторы определяют долю вероятности масштабов арктических морских волн тепла, связанную с воздействием парниковых газов. Результаты показывают, что арктические морские волны тепла в первую очередь вызваны резким отступлением морского льда, совпадающим с максимальными нисходящими потоками радиации. До 82% изменчивости температуры поверхности моря над мелководными арктическими окраинными морями, где склонны возникать морские волны тепла, можно объяснить суммарным накоплением сезонного приземного теплового потока в океане. Анализ атрибуции событий показывает, что 103-дневное событие 2020 года – самое интенсивное (4°С), зарегистрированное до сих пор в Арктике – было бы исключительно маловероятным в отсутствие воздействия парниковых газов с точки зрения как интенсивности, так и продолжительности. Дальнейшие результаты предполагают, что если выбросы парниковых газов продолжат расти вместе с расширением площади однолетнего льда, то умеренные морские волны тепла в Арктике, скорее всего, будут постоянно повторяться.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01215-y