Региональные оценки климатических рисков служат важнейшим источником информации для политики климатической устойчивости и адаптации. Текущая парадигма регионального климатического моделирования, использующая физические модели для даунскейлинга климатических прогнозов на ограниченных территориях, слишком затратна для применения к большим ансамблям климатических прогнозов. Это затрудняет способность оценивать неопределённость в региональных климатических прогнозах. Альтернативные статистические методы даунскейлинга, хотя и эффективны, часто не способны улавливать сложные экстремальные ситуации или обобщать невидимые климатические условия. Авторы предлагают парадигму, совместно использующую физические модели и генеративный искусственный интеллект для радикального снижения стоимости даунскейлинга климатических прогнозов, сохраняя при этом качество физических подходов. Эта структура позволяет преобразовывать большие ансамбли климатических прогнозов в оценки климатических рисков, имеющие отношение к воздействию.

Региональные климатические прогнозы с высоким разрешением имеют решающее значение для многих приложений, таких как сельское хозяйство, гидрология и оценка риска стихийных бедствий. Динамический даунскейлинг, современный метод получения локализованной информации о будущем климате, включает запуск региональной климатической модели, управляемой моделью земной системы, но он слишком затратен в вычислительном отношении для применения к большим ансамблям климатических прогнозов. Авторы предлагают подход, сочетающий динамический даунскейлинг с генеративным искусственным интеллектом, чтобы снизить стоимость и улучшить оценки неопределённости климатических прогнозов для меньших площадей. В предлагаемой структуре региональная климатическая модель динамически уменьшает масштаб выходных данных модели земной системы до промежуточного разрешения, за которым следует генеративная диффузионная модель, дополнительно уточняющая разрешение до целевого масштаба. Этот подход использует обобщаемость физических моделей и эффективность выборки диффузионных моделей, что позволяет уменьшать масштаб больших мультимодельных ансамблей. Этот метод оценивается по динамически уменьшенным климатическим прогнозам из ансамбля моделей проекта CMIP6. Полученные результаты демонстрируют его способность обеспечивать более точные границы неопределённости будущего регионального климата, чем альтернативы, такие как динамический даунскейлинг меньших ансамблей или традиционные эмпирические статистические методы даунскейлинга. Также показано, что динамически-генеративный даунскейлинг приводит к значительно меньшим ошибкам, чем популярные статистические методы, и точнее фиксирует спектры, зависимость хвоста и многомерные корреляции метеорологических полей. Эти характеристики делают динамически-генеративный подход гибким, точным и эффективным способом даунскейлинга больших ансамблей климатических прогнозов, в настоящее время недоступным для чистого динамического даунскейлинга.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2420288122

Способность модели общей циркуляции (МОЦ) фиксировать изменчивость Эль-Ниньо – Южного колебания (ЭНЮК) является не только научным вопросом эффективности климатической модели, но и критически важным для исследований влияния изменения и изменчивости климата. Авторы оценивают 48 МОЦ проекта CMIP5 на предмет их способности воспроизводить междесятилетнюю изменчивость ЭНЮК и её удалённую связь с осадками в глобальном масштабе. Результаты показывают, что (1) только 22 из 48 МОЦ демонстрируют междесятилетнюю изменчивость, которая похожа на наблюдения; (2) ансамбль из 48 МОЦ фиксирует удалённую связь ЭНЮК–осадки в глобальном масштабе; (3) ни одна МОЦ не может фиксировать наблюдаемую удалённую связь ЭНЮК–осадки в глобальном масштабе; и (4) МОЦ, которая может реалистично воспроизводить изменчивость ЭНЮК, не обязательно фиксирует удалённую связь ЭНЮК-осадки, и наоборот. Результаты также могут быть использованы в исследованиях воздействия изменения климата для выбора подходящих МОЦ, особенно для регионов со статистически значимой удалённой связью между ЭНЮК и осадками, а также для сравнения результатов проектов CMIP5 и CMIP6.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/16/5/507

Установлено, что урбанизация вызывает более частые и жаркие сложные волны тепла днём и ночью, однако её влияние на их начало остаётся неясным. В этом исследовании сравниваются летние сложные волны тепла в 722 парах городских и сельских станций по всему миру на основе событий в период с 1971 по 2017 гг. и объясняется их различие многочисленными факторами урбанизации и климатологическими факторами с использованием интерпретируемых методов машинного обучения. Обнаружено заметное более раннее начало (0,23 ± 0,04 дня) сложных волн тепла в городах по сравнению с сельскими районами. Масштаб этого влияния в первую очередь определяется объёмом и высотой городских зданий, а не долей искусственной непроницаемой поверхности, и усугубляется климатом, характеризующимся тёплой ночью и обильным дневным солнечным излучением. Более высокие здания значительно ускоряют начало в облачном, тёплом и влажном климате, в то время как большие объёмы зданий приводят к более раннему началу сложных волн тепла почти во всех климатических условиях. Полученные результаты показывают, что городам, особенно с большим объёмом застройки, следует раньше выпускать предупреждения о наступлении аномальной жары.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02315-z

Лесные пожары наносят большой ущерб природным и антропогенным системам. Несмотря на чёткую связь между антропогенным изменением климата и повышенным риском пожароопасной погоды, отсутствует глобальная, систематическая атрибуция наблюдаемых экстремальных пожаров антропогенному изменению климата. Авторы стремятся устранить этот пробел, сначала связывая наблюдаемые региональные еженедельные экстремальные площади выгорания (>85-го процентиля) с индексом пожароопасной погоды (fire weather index, FWI) в пожароопасные сезоны 2002–2015 гг. с помощью модели логистической регрессии, а затем используя результаты климатических моделей для количественной оценки воздействия антропогенного изменения климата. Сосредоточившись на регионах с хорошей предсказуемостью статистической модели, они обнаружили, что антропогенное изменение климата было ответственно за долю, равную 8% (±4%, стандартное отклонение между климатическими моделями) прогнозируемой вероятности более 700 региональных пожароопасных ситуаций в среднем, тем самым увеличивая вероятность возникновения экстремальных пожаров в 15 из 19 проанализированных регионов. В то время как более высокая температура является основным фактором повышенной экстремальной вероятности пожаров, изменения в осадках, относительной влажности и/или скорости ветра существенно модулировали изменения пожаров во многих регионах. В основном из-за потепления вероятность экстремальных пожаров, связанных с антропогенным изменением климата, увеличивалась на 5,2%/десятилетие во всём мире в течение 2002–2015 гг., в соответствии с ускорением вызванного климатом усиления экстремальных пожаров за последние десятилетия, которое может продолжиться в ближайшем будущем. Эти результаты подчёркивают настоятельную необходимость в устойчивых стратегиях управления пожарами.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-025-01021-z

Быстрые перепады температур — это внезапные переходы от экстремально тёплых к холодным или наоборот — оба бросают вызов людям и экосистемам, оставляя очень мало времени для смягчения двух контрастных крайностей, но их ещё предстоит понять. Авторы дают глобальную оценку быстрых перепадов температур в период с 1961 по 2100 гг. Перепады температур с тёплых на холодные благоприятно следуют за более влажными и облачными условиями, в то время как перепады температур с холодных на тёплые демонстрируют противоположную особенность. Из глобальных областей, определённых Межправительственной группой экспертов по изменению климата, более 60% испытали более частые, интенсивные и быстрые перепады с 1961 года, и эта тенденция распространится на большинство областей в будущем. В период 2071–2100 гг. в рамках сценария SSP5-8.5 авторы обнаружили увеличение частоты перепадов на 6,73–8,03% (по сравнению с 1961–1990 гг.), увеличение интенсивности на 7,16–7,32% и сокращение продолжительности перехода на 2,47–3,24%. Глобальное воздействие на население увеличится, особенно в странах с низким уровнем дохода (в 4,08–6,49 раза выше среднего мирового показателя). Представленные выводы подчёркивают срочность установления понимания и смягчения ускоряющихся опасностей при переходах в условиях глобального потепления.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-58544-5

Климатические обещания являются ключевым путём для достижения контроля температуры, но также оказывают глубокое каскадное воздействие на глобальную систему Земли. Оценка таких каскадных воздействий часто требует продуктов прогнозирования изменений земель. Однако текущие продукты прогнозирования основаны на общих социально-экономических путях SSP и путях репрезентативной концентрации RCP. Авторы предложили комплексный подход к созданию карт земельных систем 2100 года в рамках климатического сценария 1,5°C и базового сценария путём гармонизации модели анализа глобальных изменений (Global Change Analysis Model, GCAM), Globeland30 и модели Land-N2N. Карты демонстрируют пространственное разрешение 1 км и состоят из 30 типов земельных систем, отражающих локальные высокие, средние и низкие плотности типов земельного покрова. Кроме того, была оценена Land-N2N с использованием коэффициента каппа и показателя качества (FoM). Средние значения коэффициента каппа и FoM по всем бассейнам составили 83,14% и 8,48% соответственно, что демонстрирует надёжность модели Land-N2N при описании изменений в системе земель. Набор данных обеспечивает более точное количественное подтверждение для смягчения антропогенного воздействия на глобальный климат и необходимые данные для соответствующих исследований.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-04991-0

Известно, что эффект городского острова тепла (ГОТ) может увеличить смертность в жаркое время года, однако его потенциальные преимущества для здоровья во время холодных периодов часто упускаются из виду. Авторы оценивают благоприятное и пагубное влияние эффекта ГОТ и связанных с ним стратегий охлаждения на смертность, связанную с температурой, в более чем 3000 городов по всему миру путём интеграции наборов данных из нескольких источников. Это исследование показывает, что эффект ГОТ снижает глобальную смертность, связанную с холодом, превосходя рост смертности, связанной с жарой, более чем в четыре раза. Широко применяемые стратегии городского охлаждения, включая зелёную и отражающую инфраструктуру, могут иметь неблагоприятный суммарный эффект в городах высоких широт, но приносить пользу нескольким тропическим городам. Предложены сезонные корректировки альбедо крыш в качестве действенной стратегии по снижению смертности, связанной с жарой и холодом. Представленные выводы указывают, что городское тепло может защитить от смертности в большинстве нетропических городов в холодное время года, подчёркивая важность сезонных и локальных адаптивных стратегий смягчения последствий ГОТ для снижения смертности, связанной с температурой.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-025-02303-3

Морские волны тепла — это периоды постоянных тёплых океанских вод, которые становятся более частыми и интенсивными из-за глобального потепления, представляя всё большую угрозу уязвимым морским экосистемам. Авторы рассчитывают связь между повышением глобальной температуры приземного воздуха и локальной температурой морской поверхности, чтобы количественно оценить роль антропогенного воздействия в интенсивности и продолжительности этих климатических экстремальных явлений. Они строят контрфактуальный климат температур морской поверхности, в котором долгосрочные тенденции, связанные с глобальным потеплением, были удалены, но который содержит внутреннюю изменчивость и сохраняет наблюдаемую хронологию. Сравнение между наблюдаемыми и контрфактуальными температурами морской поверхности показывает доминирующий вклад антропогенного воздействия в наблюдаемые морские волны тепла, особенно с 2000 года. Морские волны тепла — это экстремальные климатические явления, состоящие из постоянных периодов тёплых океанских вод, которые оказывают глубокое воздействие на морскую жизнь. Эти эпизоды становятся более интенсивными, продолжительными и частыми в ответ на антропогенное глобальное потепление. Авторы дают всестороннюю и количественную оценку роли глобального потепления в морских волнах тепла. Для этого они строят контрфактическую версию наблюдаемых глобальных температур поверхности моря с 1940 года, соответствующую стационарному климату без эффекта долгосрочного повышения глобальной температуры, и используют её для расчёта вклада глобального повышения температуры воздуха в интенсивность и устойчивость морских волн тепла. Было определено, что глобальное потепление является причиной почти половины этих экстремальных явлений и что в среднем по миру оно привело к трёхкратному увеличению числа дней в году, когда океаны испытывают экстремальные условия поверхностной жары. Также показано, что глобальное потепление является причиной увеличения максимальной интенсивности явлений на 1°C. Представленные выводы подчёркивают пагубную роль, которую глобальное потепление, вызванное деятельностью человека, играет в морских волнах тепла. Это исследование подтверждает необходимость разработки стратегий смягчения антропогенного воздействия на климат и адаптации для устранения этих угроз морским экосистемам.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2413505122

Солёность поверхности моря, важная климатическая переменная, чувствительная к изменениям в глобальном водном цикле, меняется сезонно во многих местах из-за годовых колебаний количества осадков и испарения, а также вертикального перемешивания и адвекции. Сезонная изменчивость глобальной средней солёности поверхности моря с максимальным/минимальным значениями в марте/сентябре увеличивается по амплитуде с начала эры спутниковых наблюдений в 2010 году. Эта изменчивость с диапазоном 0,04 эквивалентна примерно 3,0 см воды, покидающей океан и возвращающейся на поверхность в течение года, с её увеличением на 0,015 в диапазоне с 2011 года, что примерно равно дополнительным 1,0 см воды, покидающей океан и возвращающейся в него. Эта тенденция согласуется с прогнозами ускорения глобального водного цикла на потеплевшей планете.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL111608

Биологический углеродный насос океана играет ключевую роль в глобальном круговороте углерода, транспортируя биологически фиксированный углерод с поверхности в глубины океана. Его предыдущие анализы в расчётах моделей земной системы обычно оценивали поток органического углерода в виде частиц на фиксированном горизонте глубины экспорта в 100 м. Однако при этом упускаются из виду пространственные и временные изменения глубины, на которую должен проникнуть погружающийся органический углерод в виде частиц, чтобы достичь мезопелагиали или секвестрировать углерод из атмосферы в масштабах времени, связанных с климатом. Авторы использовали глубинно-разрешённые выходные данные потока органического углерода в виде частиц из восьми моделей проекта CMIP6 для сравнения глобальных и региональных изменений этого потока на пяти горизонтах глубины экспорта: -100 м, основании эвфотической зоны, глубине компенсации частиц, максимальной годовой глубине смешанного слоя и 1000 м — в сценарии с высокими выбросами SSP5-8.5. Также изучалась взаимосвязь между суммарной первичной продукцией, эффективностью экспорта с поверхности океана и эффективностью переноса на глубину в ключевых регионах океана, выявляя специфичные для модели и региона вариации механистических драйверов изменений потока органического углерода в виде частиц в глубоком океане. Глобально и пространственно тенденции величины и снижения его потока схожи на четырёх горизонтах глубины экспорта поверхности, а мультимодельная изменчивость изменения потока органического углерода в виде частиц к 2100 году наибольшая на горизонте глубины экспорта 1000 м (+4% до -55%). Это указывает на важность улучшения параметризации моделей эффективности переноса и потока органического углерода в виде частиц в глубокие слои океана.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GB008329