В ХХ веке темпы утраты биоразнообразия были достаточно высокими, чтобы квалифицироваться как шестое массовое вымирание. Изменение климата в настоящее время ещё больше угрожает видам и экосистемным услугам. Перейра и др. (Pereira et al.) спрогнозировали изменения как в утрате биоразнообразия, так и в экосистемных услугах к 2050 году и сравнили их с изменениями с 1900 по 2015 гг., объединив результаты 13 различных моделей. Ожидается, что в рамках трёх общих социально-экономических сценариев темпы сокращения биоразнообразия в результате изменения землепользования будут ниже, чем в ХХ веке, но намного выше, если принять во внимание изменение климата. Ожидается, что предоставление экосистемных услуг (т.е. материалов) увеличится, а регулирующие услуги (например, опыление) снизятся согласно большинству сценариев. Результаты зависят от сценария, это позволяет предположить, что политика может изменить ситуацию. 

На основе обширного взаимного сравнения моделей авторы оценили тенденции в области биоразнообразия и экосистемных услуг на основе исторических реконструкций и будущих сценариев землепользования и изменения климата. Согласно оценкам по ряду показателей, в течение ХХ века биоразнообразие во всём мире сократилось на 2–11%. Предоставление экосистемных услуг увеличилось в несколько раз, а регулирующих услуг умеренно снизилось. В дальнейшем политика устойчивого развития потенциально может замедлить утрату биоразнообразия в результате изменений в землепользовании и спроса на предоставление услуг, одновременно сокращая или обращая вспять спад в сфере регулирования услуг. Однако негативное воздействие изменения климата на биоразнообразие, по-видимому, будет увеличиваться, особенно в сценариях с более высокими выбросами. Представленная оценка выявляет сохраняющиеся неопределённости моделирования, но также убедительно показывает, что необходимы новые политические усилия для достижения целей Конвенции о биологическом разнообразии.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn3441

Климатические снимки показывают, что уровень углекислого газа в древний тёплый период был на удивление скромным.

 ВЕНА — Образцам жуткого синего ледникового льда из Антарктиды ошеломляющий возраст — 6 миллионов лет, объявили учёные на прошлой неделе, что вдвое превышает предыдущий рекорд для старейшего льда на Земле. Лёд открывает новое окно в древний климат Земли, но это не совсем то, чего ожидали учёные.

Пузырьки воздуха были пойманы во льду из эпохи плиоцена, времени до ледниковых периодов, когда планета была на несколько градусов теплее, чем сегодня, а уровни углекислого газа (CO₂), возможно, были такими же высокими, как и сейчас. Но первоначальный анализ пузырьков показывает, что уровни CO₂ были довольно низкими в позднем плиоцене и лишь слегка опустились между 2,7 миллионами и одним миллионом лет назад, когда плиоцен закончился, начались ледниковые периоды, и на Земле начал резко изменяться климат, вызывая ледниковые периоды, с возрастом ставшие длиннее и глубже.

Результаты являются предварительными, подчёркивает Эд Брук (Ed Brook), геохимик из Университета штата Орегон (OSU) и руководитель Центра исследования старейшего льда США (COLDEX), представивший своё открытие на прошлой неделе здесь, на многочисленных выступлениях на Генеральной ассамблее Европейского геофизического союза. Но если даже небольшое снижение выбросов CO₂ может спровоцировать серьёзное изменение климата, добавляет Брук, «вы знаете, вероятно, нас это волнует».

 Найти такой старый лёд – это «фантастика», говорит Эрик Вольф (Eric Wolff), палеоклиматолог из Кембриджского университета, не участвовавший в этой работе. Климатические данные в самых старых образцах льда — возрастом от трёх до шести миллионов лет — могли быть искажены, когда лёд взаимодействовал с коренной породой. Но более молодые образцы предлагают беспрецедентный набор климатических снимков древнего мира, добавляет Вольф. «Нет ничего более простого, чем взять пузырёк, открыть его и поместить прямо в масс-спектрометр».

 Большинство учёных-бурильщиков ориентируются на лёд в глубоких недрах Антарктики, где снег накапливается год за годом и под действием собственного веса сжимается в аккуратные слои льда, которые сохраняют непрерывный архив древних пузырьков воздуха. Но возраст самого старого из этих непрерывных кернов, эксгумированного в 2004 году, оценивается в 800 000 лет.

 Брук считал, что так называемый «голубой лёд» может дать шанс вернуться в прошлое. В 2010 году он и его коллеги начали бурение вблизи горной полосы вдоль побережья Антарктики под названием Аллан-Хиллз, где глубокий старый лёд из внутренних частей континента течёт по коренной породе и выбивается на поверхность. Более молодые слои разрушаются на поверхности, обнажая более глубокие и старые слои, которые часто бывают складчатыми. Это смешивает хронологию льда: самые старые слои не всегда самые глубокие. Если сплошные ледяные керны похожи на книги, то голубые ледяные керны представляют собой главы без названий, представленные не по порядку, с пропущенными строками.

 В 2019 году команда COLDEX сообщила о льде возрастом 2,7 миллиона лет, включая анализ парниковых газов в пузырьках воздуха возрастом 1,5 миллиона лет. Теперь команда COLDEX вернулась в Аллан-Хиллз и нашла ещё более старый лёд.

Чтобы датировать лёд, Сара Шеклтон (Sarah Shackleton), палеоклиматолог из Океанографического института Вудс-Хоул, и её коллеги из Принстонского университета проанализировали изотопы аргона, содержащиеся в пузырьках воздуха. Но этот метод потребляет много льда, и для других анализов того же слоя льда остаётся мало стандартного 8-сантиметрового керна. На данный момент команда пробурила лишь небольшие керны льда возрастом 6 миллионов лет, поэтому им известен только его возраст, говорит Брук. Следующим австралийским летом они возвращаются в Антарктиду, чтобы собрать более крупные образцы.

Но в прошлом сезоне Бруку и его коллегам удалось пробурить ледяные керны гигантских размеров возрастом около 3 миллионов лет. Эти керны шириной с обеденную тарелку дали сотни образцов древнего воздуха, включая первый в истории плиоцен, который закончился около 2,6 миллионов лет назад с началом ледникового периода. «Это уникальный снимок», — говорит палеоклиматолог Хубертус Фишер (Hubertus Fischer) из Бернского университета, который не принимал участия в работе.

Учёные считают, что высокий уровень CO₂ был ответственен за тепло в плиоцене. Косвенные данные из кернов отложений, такие как химический состав оболочек крошечных морских водорослей и воска листьев растений, позволяют предположить, что уровень CO₂, вероятно, был примерно таким же, как сегодняшний неестественно повышенный уровень, 425 частей на миллион (ppm). Но ни в одном образце голубого льда старше одного миллиона лет он не превышал 300 частей на миллион, говорит Джулия Маркс Петерсон (Julia Marks Peterson), палеоклиматолог из OSU, которая проводила анализ парниковых газов.

 Данные о парниковых газах также поднимают вопросы о загадочном изменении климата, которое началось около 1,2 миллиона лет назад. В это время что-то заставило ледниковые периоды стать более длительными и интенсивными, простираясь от умеренных 40 000-летних циклов до более глубоких 100 000-летних циклов. Основная теория этого поворота заключается в том, что уровень CO₂ упал, что позволило ледяным щитам стать слишком толстыми, чтобы таять в течение 40 000-летнего цикла. Новые климатические данные, основанные на следах, сохранившихся в кернах отложений, опубликованные в феврале, подтверждают эту картину. Но снимки перехода, обнаруженные в голубом льду, показывают, что уровень CO2 оставался стабильным между 220 и 250 ppm. «Мы не видим особых изменений в уровне выбросов CO₂», — говорит Маркс Петерсон. «Это не значит, что его не было. Но оно может оказаться меньше, чем мы ожидали».

 Чтобы выяснить, что на самом деле вызвало сдвиг ледникового периода, исследователям нужны непрерывные керны, охватывающие этот переход. Обнаружение такого керна «является своего рода Святым Граалем для понимания того, был ли CO₂ частью этих изменений», — говорит Вольф.

 Только нетронутый лёд из недр Антарктики может дать такой аккуратный, сплошной керн. Научные группы из США, Европы, Австралии, Японии, Южной Кореи, Китая и России работают над его поиском. Европейцы продвинулись дальше всех. В 2022 году они начали бурить вблизи того места, где нашли ядро ​​возрастом 800 000 лет. В прошлом полевом сезоне они залезли под лёд примерно на 1,8 километра, говорит Фишер, входящий в европейскую команду. Следующим летом в Антарктике они планируют преодолеть 2,7 километра, надеясь, получить свой древний керн.

 Но мало кто думает, что в центре континента находится сплошной лёд возрастом намного старше 1,5 миллионов лет. «У вас определённо не будет многих миллионов лет», — говорит Фишер. Это означает, что более тёплый плиоценовый климат – и его ключ к нашему потеплению в будущем – будет единственным заповедником отложений голубого льда.

 Уже одно это делает этот голубой лёд особенным, говорит Маркс Петерсон. «Очень редко можно быть исследователем ледяных кернов, изучающим плиоцен».

Ссылка: https://www.science.org/content/article/oldest-ever-ice-offers-glimpse-earth-ice-ages 

Гидрологический цикл оказывает большое воздействие на солёность и циркуляцию океана, циклы углерода и азота, а также на экосистему. Предыдущие исследования показали, что в условиях антропогенного глобального потепления интенсификация гидрологического цикла является устойчивой особенностью. Однако неизвестно, сохранится ли эта тенденция в тепличном климате. Авторы показывают с помощью климатических моделей, что среднее количество осадков сначала увеличивается с повышением температуры поверхности, но тенденция осадков меняется на противоположную, когда температура поверхности превышает ~320–330 К. Это немонотонное явление устойчиво к причине потепления, схеме конвекции, динамике океана, атмосферной массе, вращению планет, гравитации и звёздному спектру. Ослабление происходит из-за существования верхнего ограничения уходящего длинноволнового излучения и непрерывно увеличивающегося коротковолнового поглощения H₂O и согласуется с динамикой атмосферы, характеризующейся большим усилением атмосферной стратификации и заметным уменьшением конвективного потока массы. Эти результаты имеют большое значение для эволюции климата Земли, Венеры и потенциально обитаемых экзопланет.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado2515

В быстро развивающейся горной криосфере снежные лавины угрожают средствам существования, населённым пунктам и инфраструктуре. В этом обзоре авторы анализируют прошлые и прогнозируемые воздействия изменения климата на лавинную активность и связанные с ней риски. Ограниченная доступность полных наборов данных, потенциально мешающие факторы и ограничения статистических подходов могут затруднить выявление тенденций лавинной активности. Однако имеющиеся данные указывают на общее уменьшение числа, размеров, сезонности и путей активности лавин на небольших высотах, а также на увеличение доли мокрых лавин по сравнению с сухими. Увеличение числа снегопадов на больших высотах может привести к пикам лавинной активности и увеличению числа мокрых и похожих на слякоть лавин. В условиях продолжающегося потепления характер активности постепенно смещается снизу вверх. Эти изменения влияют на лавинный риск; однако на риск также влияют такие факторы, как землепользование и рост или упадок населённых пунктов. Влияние этих факторов варьируется в зависимости от горной среды, поэтому сложно предсказать, как будет развиваться риск в условиях изменения климата. Таким образом, будущие исследования должны быть направлены на объединение улучшенного системного понимания воздействия этих факторов с прогнозами лавинной опасности и рисков в масштабе склонов для поддержки устойчивого развития гор и стратегий адаптации.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-024-00540-2

Скорость приповерхностного ветра в Арктике играет всё более важную роль, влияя на локальные взаимодействия воздуха и моря и на безопасность трансарктического судоходства, но её потенциальные изменения в условиях потепления климата и формирующие её факторы остаются неясными. Используя наборы данных реанализа и моделирования, авторы обнаружили, что скорость приповерхностного ветра в Северном Ледовитом океане значительно увеличилась с 1960-х годов, причём самое сильное увеличение имеет место у поверхности Северного Ледовитого океана. Авторы предполагают, что рост скорости приповерхностного ветра в Арктике в первую очередь обусловлен снижением стабильности в нижней тропосфере из-за увеличения восходящих потоков тепла и уменьшения шероховатости поверхности в результате исчезновения арктических ледников и морского льда в условиях потепления климата. Кроме того, совместные климатические модели прогнозируют значительный рост скоростей приповерхностного ветра в Арктике при различных сценариях потепления в XXI веке, особенно в районе Карского моря и моря Бофорта.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL109385

Краткосрочные экспериментальные исследования предоставили доказательства того, что разнообразие растений повышает устойчивость экосистем к засухам, что позволяет предположить, что оно может служить природным решением проблемы изменения климата. Однако остаётся неясным, являются ли эффекты разнообразия кратковременными или всё ещё сохраняются в естественных лесах в долгосрочной перспективе, чтобы гарантировать устойчивость стока углерода. Анализируя данные инвентаризации засушливых лесов Канады за 57 лет, авторы показывают, что продуктивность засушливых лесов снижалась в среднем на 1,3% за десятилетие в сочетании с временным повышением температуры и уменьшением доступности воды. Увеличение разнообразия функциональных признаков от минимального (монокультуры) до максимального значения увеличило продуктивность на 13%. Эти результаты демонстрируют потенциальную роль разнообразия функциональных признаков деревьев в смягчении воздействия изменения климата на леса засушливых земель. Признавая, что смягчение последствий изменения климата естественным путём (например, посадка деревьев) может быть лишь частичным решением, их долгосрочную (десятилетнюю) эффективность можно повысить за счёт увеличения разнообразия функциональных характеристик лесного сообщества.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adn4152

За последние два десятилетия потеря массы ледникового щита Гренландии ускорилась, отчасти из-за ускорения движения ледников. Однако неопределённость в скорости, получаемая по спутниковым данным, затрудняет обнаружение внутренних изменений. Измерения на месте с использованием вех или GPS имеют меньшую неопределённость. Чтобы обнаружить изменения внутри, авторы повторили натурные измерения скорости движения ледникового покрова на поверхности в 11 исторических местах, впервые измеренных в 1959 году, расположенных выше по течению от Якобсхавн-Исбре, западная Гренландия. Показано, что скорость движения льда увеличилась на 5–15% во всех глубоководных участках. На нескольких участках наблюдается отклонение азимута потока на север на 3–4,5°. Недавнее появление сети крупных поперечных трещин на поверхности, разделяющих исторические сухопутные маршруты пополам, может указывать на фундаментальный сдвиг в местной динамике льда. Авторы предположили, что нестабильность ползучести – одновременное потепление и размягчение придонных слоёв льда – может объяснить недавнее ускорение и поворот при отсутствии заметных изменений в локальном движущем напряжении.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01322-w

Интенсификация сложных явлений жаркой и засушливой погоды из-за изменения климата является насущной проблемой, подчёркивающей необходимость точного анализа. Однако влияние различных сухих индикаторов на прогнозы этих событий не оценивалось количественно, а их важность не сравнивалась с другими источниками неопределённости. Авторы исследуют чувствительность прогнозируемых изменений в сложных явлениях жаркой и засушливой погоды к различным индикаторам засухи. Использованы данные из расчётов 22 моделей проекта CMIP6, чтобы охарактеризовать глобальные засушливые условия на основе осадков, стока, влажности почвы и многомерного индекса, объединяющего эти переменные с помощью трёхмерных связок. Эти результаты показывают большие различия в прогнозируемых изменениях вероятности сложных явлений жаркой засухи по разным индикаторам засухи. Хотя модельная неопределённость остаётся основным источником неопределённости для сложных прогнозов явлений жаркой и засушливой погоды, неопределённость, связанная с индикаторами засухи, также является существенной, превосходя неопределённость сценария в конкретных регионах.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01352-4

CROPGRIDS — это комплексный глобальный набор данных с географической привязкой, предоставляющий информацию о площади, занимаемой 173 сельскохозяйственными культурами за 2020 год с разрешением 0,05° (около 5,6 км на экваторе). Он представляет собой серьёзное обновление работы Monfreda et al. (2008), наиболее широко используемого ранее, доступного набора геопространственных данных, охватывающего 175 культур с базисным 2000 годом с пространственным разрешением 10 км. CROPGRIDS основывается на информации, первоначально предоставленной в работе Monfreda et al., и расширяет её, используя 27 избранных опубликованных наборов данных с координатной сеткой, субнациональные данные 52 стран, полученные от национальных статистических управлений, и статистику национального уровня 2020 года от FAOSTAT, обеспечивая более свежие уборочные и посевные (физические) площади для 173 культур на региональном, национальном и глобальном уровнях. Данные CROPGRIDS расширяют нынешний уровень знаний о пространственном распределении сельскохозяйственных культур, предоставляя полезные данные для исследований по моделированию и анализу устойчивости, имеющих отношение к национальным и международным процессам.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-024-03247-7

Хотя тенденции к росту среднеглобальной температуры очевидны в климатологических масштабах, местная температура в более коротких временных масштабах сильно колеблется. Авторы показывают, что вероятности таких флуктуаций характеризуются особой симметрией, свойственной малым системам, вышедшим из равновесия. Их почти универсальные свойства связаны с теоремой о флуктуациях и показывают, что прогрессирующее потепление сопровождается растущей асимметрией распределения температуры. Эти статистические данные позволяют спрогнозировать изменчивость глобальной температуры в ближайшем будущем в соответствии с прогнозами климатических моделей, давая новое представление о будущих экстремальных явлениях.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/9/JCLI-D-23-0273.1.xml