Арктика — это регион на Земле, который нагревается быстрее всего. В дополнение к росту среднего значения переменных, связанных с температурой, на арктические экосистемы влияют всё более частые экстремальные погодные явления, вызывающие нарушение в арктических экосистемах. Авторы представляют новый набор данных биоклиматических индексов, актуальных для изучения изменений экосистем арктической суши. Набор данных, названный ARCLIM, состоит из нескольких климатических индексов и типов событий для северных высокоширотных участков суши (> 45° с.ш.). Индексы рассчитываются на основе почасовых данных реанализа ERA5-Land за 1950–2021 гг. на пространственной сетке с разрешением 0,1 градуса (~ 9  км). Индексы представлены тремя подмножествами: (1) годовые значения за 1950–2021 гг.; (2) средние условия по климатологии 1991–2020 гг.; и (3) временные тренды за 1951–2021 гг. 72-летние временные ряды различных индексов климата и типов событий рисуют полную картину возникновения и повторяемости экстремальных погодных явлений и климатической изменчивости изменяющегося арктического биоклимата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-01959-w

Чёрный углерод, попадающий в атмосферу при неполном сгорании ископаемого топлива и биомассы, оказывает суммарное нагревающее воздействие на неё и снижает альбедо при отложении на льду и снегу; точное знание его прошлых выбросов имеет важное значение для количественной оценки и моделирования связанных с ними глобальных воздействий на климат. Хотя подходы «снизу-вверх» обеспечивают исторические оценки выбросов чёрного углерода, широко используемые в моделях системы Земля, они плохо согласуются с наблюдениями до конца ХХ века. Авторы используют метод объективной инверсии, основанный на подробном моделировании атмосферного переноса и отложений, для реконструкции выбросов за период с 1850 по 2000 гг. по тринадцати наборам данных ледяных кернов Северного полушария. Обнаружены существенные расхождения между реконструированными выбросами чёрного углерода и существующими оценками, сделанными с использованием подхода «снизу-вверх», которые не полностью охватывают сложные пространственно-временные структуры выбросов. Выводы авторов подразумевают необходимость внесения изменений в существующие исторические оценки радиационного воздействия чёрного углерода с потенциальными последствиями для чувствительности климата в соответствии с наблюдениями.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-35660-0 

Вырубленные тропические леса считаются важными поглотителями углерода в его глобальных балансах из-за восстановления древесной биомассы, отрастающей после вырубки, но это предположение игнорирует одновременные потери углерода из экосистемы. Авторы обнаружили, что при количественной оценке всех источников и стоков экосистемного углеродного баланса вырубленные тропические леса являются чистым источником углерода в атмосфере. Этот источник сохраняется не менее 10 лет после вырубки, а это означает, что темпы связывания углерода в восстанавливающихся тропических лесах, вероятно, намного ниже, чем предполагалось.

Вырубленные и структурно деградировавшие тропические леса быстро становятся одним из наиболее распространённых видов землепользования во всех тропиках и обычно считаются суммарным стоком углерода, поскольку в них наблюдается быстрый рост деревьев. Тем не менее, это предположение основано на кадастрах лесной биомассы, в которых регистрируется восстановление запасов углерода, но не учитываются одновременные потери углерода из почвы и некромассы. Авторы использовали лесные участки и вихревую ковариационную башню для количественной оценки и разделения суммарного обмена CO₂ в экосистеме малайзийского Борнео, региона, являющегося горячей точкой обезлесения и деградации лесов. Приведённые данные представляют собой полный углеродный баланс тропических лесов, измеренный на протяжении всей лесозаготовки и последующего восстановления; обнаружено, что они представляют собой существенный и постоянный суммарный источник углерода. В соответствии с существующими публикациями, это исследование показало значительно больший прирост древесной биомассы в умеренно и сильно вырубленных лесах по сравнению с не подверженными вырубанию лесами, но этому противодействовали гораздо большие потери углерода из органического вещества почвы и валежной древесины в вырубленных лесах. По оценкам авторов, средний источник углерода составляет 1,75 ± 0,94 Мг C га^-1 год^-1 на умеренно вырубленных участках и 5,23 ± 1,23 Мг C га^-1 год^-1 на нестабильно вырубаемых и сильно деградированных участках, при этом выбросы продолжаются с такими темпами в течение по крайней мере одного десятилетия после лесозаготовки. Эти данные прямо противоречат принятому по умолчанию допущению о том, что восстановление вырубленных и деградировавших тропических лесов является суммарным стоком углерода, а это означает, что количество углерода, поглощаемого тропическими лесами мира, может быть значительно ниже, чем оценивается в настоящее время.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2214462120 

Это исследование является первым, включающим сценарии перехода от стока к источнику CH₄ в связи с изменением климата, оно даёт глобальную оценку балансов почвенного CH₄ в естественных наземных экосистемах в контексте изменения климата. Усиление воздействия изменения климата на выбросы CH₄ в основном связано с увеличением выбросов CH₄ из естественных горных экосистем. Хотя повышенное поглощение CH₄ лесными и пастбищными почвами, вызванное ростом температуры и уменьшением количества осадков, может компенсировать некоторую часть дополнительных источников CH₄, при существенном увеличении количества осадков эти поглотители окажутся незначительными. Представленные результаты подчёркивают, что будущее изменение климата ослабит естественную буферную способность наземных экосистем в отношении выбросов CH₄ и, таким образом, сформирует спираль положительной обратной связи между выбросами метана и изменением климата.

Увеличение выбросов парниковых газов вызывает беспрецедентное изменение климата, что, в свою очередь, приводит к изменению масштабов выбросов и абсорбции (имеется в виду окисление атмосферного CH₄ метанотрофами в почве) атмосферного CH₄ в наземных экосистемах. В глобальном балансе CH₄ преобладающим естественным источником являются водно-болотные угодья, а главным биологическим поглотителем - горные почвы. Однако неясно, обменивается ли почвенный CH₄ между наземными объектами и каким образом экосистемы и атмосфера будут затронуты потеплением и изменениями в характере осадков. Авторы синтезируют 762 наблюдения за данными о потоках CH₄ в почве in situ, основанными на данных камерного метода за последние три десятилетия, связанных с изменениями температуры и осадков в основных наземных экосистемах по всему миру. Мета-анализ показывает, что потепление (среднее потепление +2°C) способствует поглощению CH₄ почвой возвышенностей и выбросу CH₄ из почвы водно-болотных угодий. Уменьшение количества осадков (в диапазоне от -100% до -7% местного среднегодового количества осадков) стимулирует поглощение CH₄ горными почвами. Увеличение количества осадков (от +4% до +94% местного среднегодового количества осадков) ускоряет выброс CH₄ из почвы нагорья. К 2100 г. при общей социально-экономической траектории с высоким уровнем радиационного воздействия (SSP585) выбросы CH₄ от глобальных наземных экосистем увеличатся на 22,8 ± 3,6 Тг CH₄ год^–1 в качестве дополнительного источника CH₄, что может быть в основном связано с увеличением количества осадков над 30° с.ш. Этот мета-анализ убедительно свидетельствует о том, что изменение климата в будущем ослабит естественную буферную способность наземных экосистем относительно потоков CH₄ и, таким образом, вносят свой вклад в спираль положительной обратной связи.

Ссылка: https://www.researchgate.net/publication/367027487_Global_climate_change_increases_terrestrial_soil_CH_4_emissions 

Это исследование даёт количественную оценку вклада в потепление поверхности Арктики зимой от изменений в переносе энергии в тропосфере (F_trop) и эффективности, с которой F_trop нагревает поверхность в сценарии RCP8.5 большого ансамбля моделей системы Земля. Метрика этой эффективности, E_trop, измеряет долю аномального F_trop, которая уравновешивается аномальным суммарным поверхностным потоком. Драйверы E_trop выявляются в событиях синоптического масштаба, во время которых F_trop является доминирующим драйвером суммарного поверхностного потока. Etrop чувствительна к вертикальной структуре Ftrop и ранее существовавшей арктической стабильности нижней тропосферы. В RCP8.5 среднезимняя F_trop уменьшается с 95,1 до 85,4 Вт·м⁻², а E_trop увеличивается на 5,7%, вероятно, из-за снижения стабильности нижней тропосферы в Арктике, что указывает на усиление связи между F_trop и балансом поверхностной энергии. Суммарное влияние снижения F_trop и повышения эффективности представляет собой положительный вклад 0,7 Вт·м⁻² в поверхностный нагрев в зимний сезон.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL100834

Арктическое усиление имеет отчётливую сезонную зависимость; оно самое слабое бореальным летом и наиболее сильное зимой. Авторы анализируют результаты расчётов из больших ансамблей SMILE и CMIP5, чтобы расшифровать сезонную эволюцию изменения климата в Арктике. Модельные результаты согласуются в том, что годовой максимум Арктического усиления смещается с осени на зиму в течение XXI века, это сопровождается аналогичными сдвигами в таянии морского льда и поверхностных турбулентных потоков тепла, тогда как максимум осадков смещается только на позднюю осень. Однако точные сезонные сроки и величина этих сдвигов весьма неопределённы. Разделение неопределённостей от структурных различий моделей, сценариев выбросов и внутренней изменчивости показывает, что различия моделей преобладают над общей неопределённостью, также претерпевающей переход от осени к зиме. Также обнаружено, что неопределённость сценария не имеет значения для прогнозов Арктического усиления. Эти результаты подчёркивают, что понимание различий между моделями имеет решающее значение для снижения неопределённости прогнозируемых изменений климата в Арктике.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL100745

Западная Антарктика испытала резкие потери льда, что способствовало глобальному повышению уровня моря в последние десятилетия, особенно из-за потерь ледников Пайн-Айленд и Туэйтс. Хотя эти потери свидетельствуют о продолжающейся нестабильности морского ледяного щита, прогнозы скорости потерь льда в будущем осложняются ограниченными наблюдениями вдоль прибрежного периметра Западной Антарктиды того, как скорость отступления может регулироваться изменениями климатического воздействия. Здесь получен всесторонний 12-летний отчёт об отступлении ледников вокруг обращённой к Тихому океану окраины Западной Антарктиды, который сравнивается с одновременными оценками потока льда, потери массы, состояния Южного океана и атмосферы. В период с 2003 по 2015 гг. темпы отступления и ускорения ледников были значительными вдоль береговой линии моря Беллинсгаузена, но замедлились вдоль побережья моря Амундсена. Авторы связывают это с междесятилетним подавлением западных ветров в море Амундсена, уменьшившим приток тёплых вод к его заливу. Эти результаты обеспечивают прямые наблюдения того, что скорость, размеры и масштабы дестабилизации льда вокруг Западной Антарктиды варьируются в зависимости от местоположения, при этом реакция моря Амундсена наиболее чувствительна к междесятилетней изменчивости атмосферы и океана. Таким образом, модельные прогнозы, учитывающие регионально разрешённые взаимодействия льда, океана и атмосферы, будут важны для точного прогнозирования краткосрочной эволюции Антарктического ледяного щита.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-35471-3   

Предпосылки:  

В 2015 году журналистскими расследованиями обнаружены внутренние меморандумы компании, в которых указывалось, что нефтяная компания Exxon с конца 1970-х годов знала, что её продукты из ископаемого топлива могут привести к глобальному потеплению с «драматическими экологическими последствиями до 2050 года». Затем появились дополнительные документы, свидетельствующие о том, что подобные сведения также были известны крупнейшей торговой ассоциации нефтегазовой промышленности США, по крайней мере, с 1950-х годов, как и угольной промышленности, по крайней мере, с 1960-х годов, и электроэнергетике, нефтяной компании Total и автомобильным компаниям GM и Ford, по крайней мере, с 1970-х годов. Учёные и журналисты проанализировали тексты, содержащиеся в этих документах, предоставляющих собой качественные отчёты о знании о последствиях и значении использования ископаемого топлива для климата. Например, в 2017 г. было продемонстрировано, что во внутренних документах Exxon, а также в рецензируемых исследованиях, опубликованных учёными Exxon и ExxonMobil Corp, подавляющим большинством голосов признаётся, что изменение климата реально и вызвано деятельностью человека. Напротив, большая часть публичных сообщений Mobil и ExxonMobil Corp высказывала сомнения по этому поводу.

Достижения:

Многие из нераскрытых документов по отрасли ископаемого топлива включают чёткие прогнозы размера ожидаемого потепления, которое произойдёт с течением времени в ответ на повышение концентрации парниковых газов в атмосфере. Однако этим числовым и графическим данным уделялось мало внимания. Действительно, никто не занимался систематическим анализом прогнозов моделирования климата, связанных с использованием ископаемого топлива. Что именно знали нефтегазовые компании и насколько точными оказались их знания? Авторы рассматривают эти вопросы, сообщая и анализируя все известные прогнозы глобального потепления, задокументированные и во многих случаях смоделированные учёными Exxon и ExxonMobil Corp в период с 1977 по 2003 гг. 

Результаты показывают, что в частных и академических кругах с конца 1970-х и начала 1980-х гг. ExxonMobil предсказывала глобальное потепление правильно и умело. Используя общепризнанные статистические методы, авторы обнаружили, что от 63 до 83% климатических прогнозов, представленных учёными ExxonMobil, были точны относительно последующего глобального потепления. Среднее прогнозируемое потепление ExxonMobil составило 0,20° ± 0,04°C в десятилетие, которое, с точностью до неопределённости, совпадает с прогнозами независимых учёных и правительства, опубликованными между 1970 и 2007 гг. Средний «показатель квалификации» и уровень неопределённости климатических моделей ExxonMobil (от 67 до 75% и ±21% соответственно) также были аналогичны показателям независимых моделей. 

Более того, показано, что учёные ExxonMobil правильно отвергли возможность приближающегося ледникового периода в пользу «углекислого газа», индуцированного в «супермежледниковье»; точно предсказали, что глобальное потепление, вызванное деятельностью человека, впервые можно будет обнаружить в 2000 ± 5 году; и разумно подсчитали, какое содержание CO₂ в атмосфере приведёт к опасному потеплению.

Прогноз:  

Сегодня десятки городов, округов и штатов предъявляют иски нефтегазовым компаниям за их «давние внутренние научные знания о причинах и последствиях изменения климата и кампании по обману общественности». Европейский парламент и Конгресс США провели слушания, президент США Джо Байден взял на себя обязательство привлечь к ответственности компании, работающие на ископаемом топливе, и возникло массовое общественное движение под названием #ExxonKnew. Результаты показывают, что ExxonMobil не просто знала «кое-что» о глобальном потеплении несколько десятилетий назад — она знала столько же, сколько знали академические и правительственные учёные. Но в то время как эти учёные работали, чтобы сообщить то, что они знали, ExxonMobil работала, чтобы отрицать это, в том числе чрезмерно подчёркивая неопределённость, принижая результаты климатических моделей, мифологизируя глобальное похолодание, симулируя невежество в отношении различимого потепления, вызванного деятельностью человека, и храня молчание о возможности вклада выброшенного ископаемого топлива в глобальный баланс углерода.

Исторически наблюдаемое изменение температуры (красный) и атмосферной концентрации углекислого газа (синий цвет) с течением времени по сравнению с прогнозами глобального потепления, представленными учёными ExxonMobil. (A) «Собственные» прогнозы Exxon на 1982 год. (B) Резюме прогнозов в семи внутренних меморандумах компании и пяти рецензируемых публикациях в период с 1977 по 2003 гг. (серые линии). (C) Внутренний график 1977 года глобального потепления «влияние CO₂ в межледниковом масштабе».

(A) и (B) отображают усреднённые исторические наблюдения за температурой, тогда как историческая запись температуры на (C) представляет собой результаты сглаженного моделирования системы Земля за последние 150 000 лет. 

Ссылка: https://doi.org/10.1126/science.abk0063

Температура поверхности Земли является важным параметром, отражающим взаимодействие Земли и атмосферы, и, таким образом, вызывает широкий интерес у специалистов. Благодаря быстрому развитию технологий наблюдения Земли, дистанционное зондирование температуры поверхности Земли играет всё более важную роль в различных областях. Этот обзор призван обобщить прогресс в алгоритмах оценки температуры поверхности Земли и ускорить их дальнейшее применение. Кратко рассмотрены наиболее часто используемые алгоритмы оценки температуры поверхности Земли в тепловом инфракрасном диапазоне. Что ещё более важно, в этом обзоре представлен полный набор широко используемых продуктов температуры поверхности Земли на базе теплового инфракрасного диапазона и предлагается важная информация о неопределённостях в этих продуктах по отношению к различным состояниям земного покрова посредством систематического сравнительного анализа нескольких репрезентативных продуктов. В дополнение к обсуждению точности продукта авторы, вводя наиболее эффективные методы, решают проблемы, связанные с пространственной неоднородностью, пространственно-временной несовместимостью и коротким временным интервалом текущих продуктов температуры поверхности Земли. По мере преодоления этих проблем был достигнут значительный прогресс в разработке пространственно-временных бесшовных данных температуры поверхности Земли, что в значительной степени способствует успешному применению этих продуктов в области поверхностной эвапотранспирации и оценки влажности почвы, мониторинга засух в сельском хозяйстве, мониторинга тепловых аномалий и изменений климата. В целом, этот обзор охватывает самые последние достижения в изучении температуры поверхности Земли на основе теплового инфракрасного диапазона и современное состояние приложений продуктов температуры поверхности Земли в различных пространственных и временных масштабах, определяет критические потребности в дальнейших исследованиях и направления для совершенствования и оптимизации методов поиска, а также способствует использованию температуры поверхности Земли для улучшения понимания поверхностной тепловой динамики и теплообмена. 

Ссылка: https://www.researchgate.net/publication/366568878_Satellite_Remote_Sensing_of_Global_Land_Surface_Temperature_Definition_Methods_Products_and_Applications

Риск, с которым сталкиваются порты из-за многочисленных стихийных бедствий, ещё не был монетизирован в глобальном масштабе. Здесь проведён анализ рисков для глобальной портовой инфраструктуры с точки зрения множества опасностей посредством количественной оценки риска физического повреждения активов и логистических услуг (т.е. риска для конкретного порта) и риска для морских торговых потоков (т.е. торгового риска). Обнаружено, что 86% портов подвержены более чем трём опасностям. В глобальном масштабе риск, связанный с конкретным портом, составляет 7,5 млрд долларов США в год, при этом 32% риска приходится на воздействие тропических циклонов. Кроме того, 63,1 млрд долларов США в торговле ежегодно подвергаются риску, при этом торговый риск как доля от общего объёма торговли особенно высок в малых островных развивающихся государствах. Этот результат подчёркивает, что устойчивость портов определяется различными критическими факторами, такими как технические стандарты, эксплуатационные пороги, продолжительность восстановления, сильно различающиеся у портов, что требует индивидуальных решений для повышения их устойчивости.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-022-00656-7