В настоящее время признано и подтверждено, что озоновый слой защищает биосферу от опасного солнечного УФ-излучения, а также имеет важное значение для состояния глобальной атмосферы и климата. Наблюдаемое массовое истощение озонового слоя вынудило ввести ограничения на производство галогенсодержащих озоноразрушающих веществ Монреальским протоколом и его поправками и корректировками (МПП). Предыдущие исследования продемонстрировали успех Монреальского протокола и повысили осведомленность общественности о его необходимости. В этом исследовании авторы оценивают преимущества Монреальского протокола в отношении эволюции климата и озона, используя модель системы Земли SOCOLv4.0, включающую динамические модули для океана, морского льда, интерактивного озона и стратосферного аэрозоля. Анализируются результаты численных экспериментов, проведённых с учётом и без ограничения выбросов озоноразрушающих веществ. В экспериментах использованы сценарии CMIP6 SSP2-4.5 и SSP5-8.5. Подтверждаются предыдущие результаты о катастрофическом истощении озонового слоя и значительном потеплении климата в случае без ограничений МПП. Показано, что климатические эффекты МПП заключаются в дополнительном среднем глобальном потеплении до 2,5 К в 2100 г., вызванном прямым радиационным эффектом галогенсодержащих озоноразрушающих веществ, что сравнимо с большим потеплением климата, полученным по сценарию SSP5-8.5. Впервые раскрыты эффекты МПП на химический состав атмосферы и облачный покров. Реакция поверхностной температуры, осадков и полей морского льда была впервые продемонстрирована с помощью модели, имеющей интерактивную тропосферную и стратосферную химию. Обнаружены некоторые отличия в отклике климата по сравнению с моделью с предписанным озоном, которые следует рассмотреть дополнительно. Эта работа обновляет и дополняет предыдущие модельные исследования по количественной оценке преимуществ МПП для земной атмосферы и климата.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/5135/2023/

Наблюдения показывают, что морской лёд в Арктике сократился, а штормовая активность в средних широтах ослабла в летнее время в северном полушарии. В настоящее время неясно, влияет ли потеря арктического морского льда на летние штормы, поскольку большая часть предыдущих работ была сосредоточена на других сезонах. Авторы количественно оценивают влияние потери арктического морского льда на летние штормы в северном полушарии, используя моделирование равновесного и нестационарного климата. Моделирование равновесия показывает, что потеря арктического морского льда в середине-конце XXI века ослабит летние штормы, но только при наличии связи с океаном. В условиях взаимодействия с океаном градиенты температуры и атмосферной энергии от экватора к полюсу значительно ослабевают из-за увеличения поверхностного турбулентного потока в полярном регионе после исчезновения арктического морского льда. Моделирование переходных процессов показывает, что потеря морского льда в Арктике существенно не ослабляет летние штормы до конца XXI века. Кроме того, арктическое усиление, в котором в настоящее время преобладает потеря арктического морского льда, не оказывает существенного влияния на современное ослабление летних штормов.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL102301

В последние десятилетия Арктика нагревалась быстрее, чем в среднем по миру, особенно зимой. Это объясняется различными причинами: недавние исследования подчёркивают важность усиленного нисходящего инфракрасного излучения, связанного с аномальным притоком тёплого влажного воздуха из более низких широт. Авторы изучают аномалии зимнего баланса поверхностной энергии (БПЭ) над арктическим морским льдом в синоптических масштабах времени, используя ERA5 (1979–2020 гг.). Представлен новый алгоритм для выявления областей с экстремальными положительными среднесуточными аномалиями БПЭ, позволяющий связать их с формированием событий пространственно-временного жизненного цикла. Большинство этих событий связано с крупномасштабным притоком из Атлантического и Тихого океанов, вызванным отклонением к полюсу траекторий штормов и блоков над северной Евразией и Аляской. События зарождаются вблизи кромки льда, где они имеют примерно равные вклады суммарной длинноволновой радиации и турбулентных потоков в положительную аномалию БПЭ. По мере продвижения событий вглубь Арктики аномалии БПЭ уменьшаются за счёт ослабления явных и скрытых аномалий потока тепла, а аномалия приземной температуры увеличивается с приближением к пику событий вместе с аномалией нисходящего длинноволнового излучения. Из-за этих временных и пространственных различий самые большие аномалии БПЭ не всегда связаны с самым сильным приземным потеплением. Таким образом, изучения только температурных аномалий может быть недостаточно для определения изменений морского льда. Это исследование подчёркивает важность турбулентных потоков в формировании аномалий БПЭ и нисходящей длинноволновой радиации в определении локального потепления поверхности. Следовательно, оба процесса должны быть точно представлены в климатических моделях.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/36/11/JCLI-D-22-0209.1.xml

Климатическая система реагирует на изменения в содержании атмосферных парниковых газов или аэрозолей посредством быстрых процессов, запускаемых в течение нескольких часов и дней, и посредством более медленных процессов, при которых полную реакцию можно будет увидеть лишь спустя столетия. В этой статье авторы стремятся выяснить механизмы, работающие во временных масштабах от часов до лет, чтобы лучше понять реакцию ключевых климатических величин, таких как потоки энергии, температура и осадки, на внезапное увеличение либо концентрации двуокиси углерода (CO₂), либо чёрного углерода (ЧУ) или сульфатных (SO₄) аэрозолей. Результаты основаны на идеализированных расчётах шести глобальных климатических моделей. Обнаружено, что эффект изменения температуры океана начинает проявляться через пару месяцев. Быстрое сокращение количества осадков начинается мгновенно и фиксируется всего через несколько дней. Для ЧУ они составляют большую часть равновесного отклика. Для CO₂ и SO₄ величина отклика осадков постепенно увеличивается по мере нагревания/охлаждения поверхности, а для CO₂ знак отклика меняется с отрицательного на положительный через два года. Быстрая корректировка облачности обычно устанавливается в течение первых 24 часов, и, хотя обратные связи облачности с CO₂ и SO₄ со временем усиливаются, географическая картина равновесного изменения облачности присутствует уже после первого года. Несмотря на различия в моделях, эта работа подчёркивает общее сходство основных изменяющихся во времени процессов и смоделированных реакций, и, следовательно, надёжность их ключевых характеристик на исторические и будущие антропогенные воздействия.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/36/11/JCLI-D-22-0513.1.xml

Ледяные щиты Гренландии и Антарктиды в последние десятилетия тают с ускорением. Можно ожидать, что талая вода из Гренландии инициирует реакцию климата, которая, возможно, отличается от реакции, связанной с талой водой Антарктики. Какая из них может вызвать большую реакцию климата и какие механизмы задействованы? Чтобы изучить эти вопросы, авторы применили функции отклика климата, чтобы провести серию экспериментов по возмущению количества талой воды с использованием полностью связанной модели климата. В обоих полушариях талая вода вызывает охлаждение атмосферы, расширение морского льда и укрепление ячеек Хэдли и Феррела. Талые воды Гренландии вызывают замедление атлантической меридиональной термохалинной циркуляции и охлаждение подповерхностного океана в северных высоких широтах. Талая вода Антарктики вызывает замедление образования антарктических донных вод и нагревание подповерхностного океана вокруг Антарктиды. Для скоростей таяния до 2000 Гт/год реакция климата является близкой к линейной. Однако по мере увеличения скорости таяния до 5000 Гт/год реакция климата становится нелинейной. Из-за коллапса атлантической меридиональной термохалинной циркуляции реакция климата является сверхлинейной при высоких скоростях таяния в Гренландии. Реакция климата является сублинейной при высоких скоростях таяния Антарктики из-за остановки распространения антарктического морского льда на север тёплыми поверхностными водами. Наконец, в линейном пределе использованы функции отклика климата и теория линейной свёртки, чтобы сделать прогноз важных климатических параметров в ответ на сценарии эволюции талых вод, предполагающие, что талые воды Антарктики станут основным фактором изменения климата, преобладая над талыми водами Гренландии.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/36/11/JCLI-D-22-0433.1.xml

Протяжённость антарктического морского льда (совокупная площадь со сплочённостью морского льда не менее 15%) в целом немного увеличилась с тех пор, как в 1979 г. начались постоянные спутниковые наблюдения. Однако 25 февраля 2022 г. она упала до рекордно низкого уровня <2 млн км², отклонившись от своего климатологического размера на два стандартных отклонения. Наблюдалась выраженная пространственная изменчивость потерь морского льда с заметным отступлением морского льда в морях Беллинсгаузена, Уэдделла и Росса. Такая картина предполагает потенциальное влияние морского минимума Амундсена (постоянной климатологической системы низкого давления, расположенной над морями Амундсена-Беллинсгаузена или вокруг них).

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-023-00433-w

Сокращение арктического морского льда наблюдается во все времена года и во всех регионах. Потери в зимнее время особенно значительны в Баренцевом море, области заметной внутренней изменчивости, связанной с атмосферой, океаном и льдом. Эта внутренняя изменчивость вызывает эпизоды многолетнего роста или потери морского льда — так называемые события быстрой смены льда, — которые могут быть значительно больше, чем тенденция, вызванная внешними факторами.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-023-00437-6

Разделение антропогенного и естественного вкладов в глобальное потепление имеет решающее значение для понимания и прогнозирования изменения климата, но это трудно сделать из-за сложности климатической системы. Авторы пытаются решить эту проблему, оценивая антропогенное воздействие с должным учётом его долговременного сохранения. Таким образом, предлагается подход, основанный на данных, для разделения наблюдаемых тенденций в глобальном и региональном масштабах на антропогенные и естественные тенденции. Обнаружено, что существует непрерывная антропогенная тенденция к глобальному потеплению с начала прошлого века, даже во время недавнего периода, когда оно прерывалось. В региональных масштабах антропогенно обусловленные тренды между регионами обнаруживаются на аналогичном уровне, тогда как неравномерное распределение трендов потепления между регионами может быть связано с естественными причинами. Эти результаты дают новое представление о потеплении климата, а предложенный подход открывает новую перспективу для исследований атрибуции.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL102232

Авторы сравнивают арктическое усиление (AУ), полученное двумя моделями системы Земли CESM1 и CESM2, в рамках CEMIP5 и CEMIP6 (проект взаимного сравнения связанных моделей, фазы 5 и 6, соответственно). Оказалось, что модель CESM1 воспроизводит недавние высокие значения AУ, выведенные из наблюдаемой температуры, гораздо лучше, чем CESM2. Коэффициент корреляции в период 1970–2012 гг. между АУ, смоделированной в CESM1, и наблюдаемой составляет 0,47, тогда как симуляция CESM2 приводит к антикорреляции r = −0,53. Даже более успешная модель (CESM1) не способна воспроизвести недавние высокие значения AУ, равные 4–5. Основной причиной этой недостатка является переоценка моделью скорости роста средней глобальной температуры в годы после 1990-ого. Когда модельный тренд средней глобальной температуры CESM1 заменяется в выражении для AУ наблюдаемым температурным трендом, коэффициент корреляции увеличивается с 0,47 до 0,75. Модель CESM1 является одной из лучших североамериканских моделей в моделировании AУ, в то время как модель CESM2 является одной из наименее успешных.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/5/820

Волны тепла могут вызывать серьёзные социально-экономические и экологические последствия. Прогнозируется, что наблюдаемое увеличение их частоты, интенсивности и продолжительности будет продолжаться по мере глобального потепления. Этот обзор синтезирует состояние знаний и научные проблемы. В нём обсуждаются различные аспекты, связанные с определением, инициирующими механизмами, наблюдаемыми изменениями и будущими прогнозами волн тепла, а также новые направления исследований по субсезонным прогнозам и конкретным типам волн тепла. Также выявлены пробелы, ограничивающие прогресс, и определены приоритеты будущих исследований. В целом, физические движущие силы волн тепла изучены недостаточно, отчасти из-за трудностей количественной оценки их взаимодействия и реакции на изменение климата. Влияющие факторы передают процессы в различных пространственно-временных масштабах, от глобального потепления и крупномасштабной атмосферной циркуляции до региональных и локальных факторов в зоне воздействия и в подветренных районах. Хотя некоторые термодинамические процессы были идентифицированы, отсутствует понимание динамических аспектов, региональных воздействий и обратных связей, а также их будущих изменений. Это затрудняет атрибуцию региональных тенденций и отдельных событий и снижает точность прогнозов, а также качество региональных прогнозов. Устойчивые сети наблюдений, модели различной сложности, методологические подходы, основанные на описаниях, и искусственный интеллект открывают новые возможности для понимания процессов и междисциплинарных исследований.

Ссылка: https://www.researchgate.net/publication/370312902_Heat_waves_Physical_understanding_and_scientific_challenges