Поскольку арктические и бореальные регионы быстро нагреваются, частота и сезонные сроки возникновения опасных условий вождения на всесезонных арктических и бореальных дорогах, вероятно, изменятся. Ввиду того, что эти дороги связывают отдалённые районы Арктики с остальной частью дорожной системы Северной Америки, изменение климата может существенно повлиять на безопасность и качество жизни северных жителей и коммерческих предприятий. Чтобы получить представление об опасных условиях вождения в будущем, авторы создали модели Random Forest, предсказывающие возникновение опасных условий вождения, связывая снег, лёд и погоду с помощью системы пространственно-явного моделирования (SnowModel), с архивными отчётами о состоянии всесезонных северных дорог из двух городов с интенсивным движением: шоссе Дальтон (Аляска, США) и шоссе Демпстер (Юкон, Канада). Авторы применили эти модели к уменьшенным масштабам будущих климатических прогнозов для периода исследования 2006–2100 гг. Они оценили будущие тенденции частоты и времени появления обледенелых, мокро-ледяных и заснеженных дорожных покрытий, метелей и позёмок, а также сильных ветров. Обнаружено, что по мере потепления климата и сокращения периода года, когда выпадает снег и образуется лёд, общая частота снежных бурь и опасностей вождения, связанных с гололедицей и снегом, снижается. Например, среднее число дней в году, когда дороги покрыты снегом или льдом, уменьшилось на 51 день (-21%) на шоссе Дальтон в период с 2006–2020 по 2081–2100 гг. Однако прогнозировалось увеличение интенсивности штормов, что приведёт к росту среднегодовой скорости штормового ветра (Дальтон +0,56 м с⁻¹ [+17%]) и суммарного накопления снегопадов (Дальтон +0,3 см [+36%]). Эти модели также предсказали увеличение частоты вождения в условиях сырости и обледенения в ноябре - феврале, когда световой день короткий и опасные условия труднее заметить. Полученные результаты могут помочь дорожным менеджерам и водителям адаптировать свои ожидания и поведение, чтобы минимизировать риск несчастных случаев на арктических дорогах в будущем.

Ссылка: https://www.researchgate.net/publication/367383147_Simulating_future_climate_change_impacts_on_snow-_and_ice-related_driving_hazards_in_Arctic-boreal_regions

Сельскохозяйственные почвы могут действовать как поглотители большого количества почвенного органического углерода (ПОУ), но также могут быть источниками углерода в атмосфере. Международный стандарт оценки запасов ПОУ и измерения изменения его запасов предусматривает фиксированную глубину отбора проб не менее 30 см. Тенденция объёмной плотности к уменьшению с сокращением возмущения и увеличением концентрации ПОУ, а также допущение о постоянстве ПОУ и объёмной плотности в пределах этого профиля глубины приводит к ошибкам в оценках запасов ПОУ. Гипотетическое, но реалистичное изменение объёмной плотности с 1,5 до 1,1 г/см³ в результате последовательных отборов проб с фиксированной глубины до 30 см занижает изменение запасов ПОУ на 17%. Были предприняты значительные усилия для оценки и уменьшения этой фиксированной ошибки с использованием подхода эквивалентной массы почвы, но с ограниченным применением. Авторы оценили ошибку в оценке запаса ПОУ и изменение, вызванное измерениями на фиксированной глубине с течением времени, по сравнению с подходом эквивалентной массы почвы, и предложили поправку, которую можно легко применить при существующих методах отбора проб и анализа. Этот подход обеспечивает более точную оценку накопления или потери запасов ПОУ, что поможет стимулировать изменения в практике управления, уменьшающие воздействие сельского хозяйства на окружающую среду, и ещё больше узаконивают методы учёта, используемые развивающимся углеродным рынком и организациями, обязавшимися сократить свою цепочку поставок парниковых газов.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-023-29289-2

Парижское соглашение направлено на то, чтобы удержать глобальное потепление на уровне значительно ниже 2°C и достичь 1,5°C. Т.к. имеются явные доказательства ускорения климатических воздействий, время, оставшееся до достижения этих глобальных пороговых значений, представляет значительный интерес. Здесь использованы методы машинного обучения, чтобы делать действительно нешаблонные прогнозы этого времени, основываясь на пространственной модели исторических наблюдений за температурой. Результаты подтверждают, что глобальное потепление уже находится на грани пересечения порога в 1,5°C, даже если в ближайшем будущем его воздействие на климат существенно сократится. Эти прогнозы также предполагают, что даже при существенном снижении выбросов парниковых газов всё ещё существует вероятность того, что глобальное потепление не удержится ниже порогового значения 2°C.

Используя искусственные нейронные сети, обученные на выходных данных климатической модели, авторы используют пространственный образец исторических наблюдений за температурой, чтобы предсказать время до достижения критических порогов глобального потепления. Хотя во время обучения, проверки или тестирования не используются наблюдения, искусственные нейронные сети точно предсказывают время исторического глобального потепления на основе карт исторической годовой температуры. Центральная оценка порога глобального потепления в 1,5°C приходится на период с 2033 по 2035 год, включая диапазон ±1σ с 2028 по 2039 гг. в промежуточном (SSP2-4.5) сценарии воздействия на климат, что согласуется с предыдущими оценками. Однако этот подход, основанный на данных, также предполагает значительную вероятность превышения порога в 2°C даже в сценарии слабого воздействия на климат (SSP1-2.6). Хотя у подхода есть ограничения, полученные результаты предполагают более высокую вероятность достижения 2°C в слабом сценарии, чем указывалось в некоторых предыдущих оценках, при этом возможность того, что 2°C можно было бы избежать, не исключается. Объяснимые методы искусственного интеллекта показывают, что искусственные нейронные сети фокусируются на определённых географических регионах, чтобы предсказать время до достижения глобального порога. Предложенный метод обеспечивает уникальный подход, основанный на данных, для количественной оценки сигнала изменения климата в исторических наблюдениях и для ограничения неопределённости в прогностических оценках климатических моделей. С учётом существенных имеющихся доказательств увеличения рисков для природных и антропогенных систем при потеплении на 1,5°C и 2°C эти результаты предоставляют дополнительные доказательства сильного воздействия изменения климата в течение следующих трех десятилетий.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2207183120

Риск наводнений в Европе может возрасти до беспрецедентного уровня из-за глобального потепления и продолжающейся застройки районов, подверженных наводнениям. Авторы оценивают потенциал четырёх ключевых стратегий адаптации для снижения риска наводнений в Европе на основе моделирования их рисков и анализа затрат и выгод. Авторы считают, что сокращение пиков паводков с помощью зон задержания является наиболее привлекательным с экономической точки зрения вариантом. В сценарии без смягчения последствий изменения климата (глобальное потепление на 3°C) они могут снизить прогнозируемые потери от наводнений в Европе к 2100 г. с 44 (30–61) млрд. евро до 8,1 (5,5–10,7) млрд. евро в год, а население, подвергающееся воздействию наводнений, сократится на 84% (75–90%) или достичь уровня риска, сравнимого с сегодняшним. Экономические инвестиции, необходимые в течение 2020–2100 гг., обеспечат доход в размере четырёх евро (3,5–6,3) на каждый вложенный один евро. Потенциал снижения риска укреплением дамб несколько ниже и составляет 70% (59–83%) при сопоставимых годовых инвестициях. Осуществление мер по защите от наводнений и переселению в зданиях менее рентабельно, но может уменьшить воздействие на локализованных территориях.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-022-01540-0

Ожидается, что изменение климата повлияет на функционирование всей системы Земли. Однако обнаружить изменения в динамике экосистемы и связать такие изменения с антропогенным изменением климата непросто. Авторы анализируют динамику растительности на 100 участках, представляющих разнообразные типы наземных экосистем, используя данные дистанционного зондирования за последние 40 лет и динамическую модель роста растений, основанную на климатических данных реанализа. Обнаружены изменения в активности растительности для всех типов экосистем и то, что эти изменения можно отнести к тенденциям динамики в параметрах климатической системы. Экосистемы в засушливых и тёплых местах в первую очередь реагировали на изменения влажности почвы, тогда как экосистемы в более прохладных местах - на изменения температуры. Также обнаружено, что воздействие удобрения CO₂ на растительность* ограничено, возможно, из-за маскировки другими факторами окружающей среды. Наблюдаемое переключение тренда широко распространено, и в нём преобладают переходы от озеленения к потемнению, это позволяет предположить, что многие из изученных экосистем накапливают меньше углерода. Данное исследование выявляет чёткий отпечаток изменения климата в изменениях, демонстрируемых наземными экосистемами за последние десятилетия.

*Эффект удобрения CO₂ вызывает повышенную скорость фотосинтеза , ограничивая транспирацию листьев у растений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-022-01114-x

В последние десятилетия площадь арктического морского льда резко сократилась зимой, когда ожидается, что морской лёд восстановится после сезона таяния. Неясно, в какой степени атмосферные процессы, такие как атмосферные реки, интенсивные коридоры переноса влаги, способствуют этому сокращению. Используя наблюдения и климатическое моделирование, авторы обнаружили устойчивое увеличение повторяемости атмосферных рек в начале зимы над Баренцевым и Карским морями и центральной Арктикой в период 1979–2021 гг. Влага, переносимая более частыми атмосферными реками, усилила поверхностную нисходящую длинноволновую радиацию и осадки, вызвала более сильное таяние тонкого и хрупкого ледяного покрова и замедлила сезонное восстановление морского льда, на долю которого приходится 34% сокращения морского ледяного покрова в бассейне Баренцева и Карского морей и центральной Арктики. Серия экспериментов с модельным ансамблем показывает, что, помимо равномерного увеличения числа атмосферных рек в ответ на антропогенное потепление, изменчивость тропической части Тихого океана также вносит свой вклад в наблюдаемые изменения атмосферных рек в Арктике.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01599-3

Тропические экосистемы хранят более половины мирового надземного живого углерода в виде биомассы, и доступность воды играет ключевую роль в его распределении. Хотя осадки и температура меняются в тропиках, их влияние на биомассу и накопление углерода остаётся неопределённым. Авторы использовали эмпирические взаимосвязи между климатом и содержанием надземной биомассы, чтобы показать, что сокращение площади влажных регионов и её расширение в регионах с интенсивными засушливыми периодами приводит к значительной потере углерода из неотропиков*. При сценарии с низким уровнем выбросов (RCP4.5) это может привести к суммарному сокращению надземного живого углерода примерно на 14,4–23,9 Пг С (6,8–12%) в период с 1950 по 2100 гг. При сценарии с высокими выбросами (RCP8.5) суммарные потери углерода могут удвоиться в тропиках до ~28,2–39,7 Пг С (13,3–20,1%). На сокращение влажных регионов Южной Америки приходится ~ 40% этого изменения. Стратегии смягчения последствий изменения климата могли бы предотвратить половину потерь углерода и помочь сохранить естественный суммарный сток углерода в тропиках.
*Неотропики включают в себя тропические наземные экорегионы Северной и Южной Америки и всю южноамериканскую умеренную зону.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01600-z

Глобальное потепление изменило энергетический баланс и процессы круговорота воды в системе «земля-атмосфера», что оказало значительное влияние на экстремальные осадки. Предыдущие исследования выявили крюкоподобную структуру между приповерхностной температурой и экстремальными осадками, при которой экстремальные значения увеличиваются с повышением температуры, а затем снижаются. Однако лежащие в основе физические механизмы этой связи остаются плохо изученными. В этом исследовании реакция экстремальных осадков в глобальном масштабе на приземную температуру воздуха и температуру точки росы была количественно оценена с использованием набора данных реанализа ERA5. Результаты показывают крюкоподобную структуру между масштабированием экстремальных осадков и температурой как для приземной температуры воздуха, так и для температуры точки росы во многих регионах мира. Температура пиковой точки колеблется от 15°C до 25°C, увеличиваясь по мере уменьшения широты. Связь экстремальных осадков с приземной температурой воздуха во многих районах тропиков отрицательна, тогда как связь с температурой точки росы почти всегда положительна; это говорит о том, что обеспеченность влагой является основным фактором, ограничивающим выпадение осадков при более высоких температурах поверхности. Крюкоподобная структура и коэффициенты масштабирования, несовместимые с масштабированием Клаузиуса-Клапейрона, связаны с различными факторами, включая продолжительность осадков, общее содержание водяного пара в столбе, доступную конвективную потенциальную энергию и относительную влажность.

Ссылка: https://www.researchgate.net/publication/368226303_Global_scaling_of_precipitation_extremes_using_near-surface_air_temperature_and_dew_point_temperature

Оценки запасов углерода лесов России в 2001–2021 гг. были сделаны на основе спутниковых данных дистанционного зондирования, выборочных наземных наблюдений и моделей.
По итогам исследований, запас углерода в биомассе лесов в 2021 году составил 55,8 миллиарда тонн, Доля запаса углерода в фитомассе деревьев составила 73,7%, в фитомассе живого напочвенного покрова — 11,3% и в мортмассе (отмершем веществе) — 14,9%.
Кроме этого, анализируя временной ряд данных о запасах углерода лесов, исследователи установили, что его величина за 2020–2021 годы выросла на 7,8%, а средняя скорость нарастания составила 210,5 миллиона тонн в год.
В ходе работ также была получена карта, с помощью которой можно выделить территории с положительной и отрицательной динамикой углерода в лесах. Снижение запасов углерода преимущественно связано с деструктивными факторами: рубками, пожарами и другими явлениями. 

Среднегодовое изменение запаса углерода в лесах России, 2001–2021 гг.

Исследования проводились при поддержке гранта РНФ № 19-77-30015 («Космическая научная обсерватория углерода лесов России»), а также в рамках государственного задания, направленного на выполнение Распоряжения Правительства РФ от 2 сентября 2022 года №25-15р в целях реализации важнейшего инновационного проекта государственного значения, направленного на создание единой национальной системы мониторинга климатически активных веществ. 

Проект №19-77-30015 «Разработка методов и технологии комплексного использования данных дистанционного зондирования Земли из космоса для развития системы национального мониторинга бюджета углерода лесов России в условиях глобальных изменений климата» был поддержан Российским научным фондом (РНФ) в рамках мероприятия «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня» по конкурсу 2019 года (в рамках Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными) и завершен в 2022 году.

Ссылка: https://iki.cosmos.ru/news/ocenen-zapas-ugleroda-v-lesakh-rossii-za-pervye-desyatiletiya-xxi-veka

Представлен глобальный набор данных о ежедневных выбросах CO₂ с привязкой к координатной сетке (GRACED в течение 2021 года в режиме, близком к реальному времени. GRACED предоставляет данные о выбросах CO2 на координатной сетке с пространственным разрешением 0,1° × 0,1° и временным разрешением один день от производства цемента и сжигания ископаемого топлива в семи секторах, включая промышленность, энергетику, бытовое потребление, наземный транспорт, международную и внутреннюю авиацию и международные перевозки. GRACED готовится на основе ежедневных национальных оценок выбросов CO₂ в режиме, близком к реальному времени (Carbon Monitor), пространственных данных о выбросах из нескольких источников и спутниковых данных NO₂. GRACED предоставляет наиболее своевременный обзор изменений распределения выбросов, что позволяет более точно определить, когда и где выбросы ископаемого CO₂ восстановились и уменьшились. Анализ погрешностей GRACED даёт неопределённость на уровне сетки в два сигма со значением ± 19,9% в 2021 году, что указывает на то, что надёжность GRACED не была принесена в жертву ради более высокого пространственно-временного разрешения, обеспечиваемого GRACED. Своевременное обновление GRACED может помочь политикам отслеживать эффективность решений в области энергетики и климата и быстро вносить коррективы.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-01963-0