Новая модель показывает тенденцию к сокращению лесного покрова в более тёплых регионах и его увеличению в более холодных. 

Бореальные леса составляют крупнейший в мире наземный биом — обширный ландшафт, окружающий высокие широты Северного полушария. Обилие деревьев в этой малонаселённой дикой местности помогает поддерживать стабильный климат Земли. 

Однако по мере того, как Земля неуклонно теплеет, бореальные леса станут свидетелями существенного изменения в распределении деревьев, согласно новому исследованию, опубликованному в Proceedings of the National Academy of Sciences. 

«Мы говорим не просто об изменении нескольких участков деревьев», — сказал соавтор Ронни Ротбарт (Ronny Rotbarth), который был аспирантом в Университете Вагенингена и Исследовательском центре в Нидерландах, когда он проводил исследование, а сейчас является научным сотрудником Фрайбургского университета в Германии. «Здесь мы говорим о том, что все Северное полушарие кардинально изменится из-за изменения климата, которое мы вызвали». 

Взгляд в будущее 

Южные, более тёплые части бореальных лесов характеризуются густым лесным покровом. По мере того, как биом простирается в Арктику, падение температуры подавляет такую плотность и превращает пышные леса в редкие редколесья. 

В новом исследовании Ротбарт и его коллеги-исследователи проанализировали распределение деревьев в бореальном биоме с 2000 по 2020 гг. Они использовали подход стохастического моделирования с использованием спектрорадиометра визуализации умеренного разрешения (MODIS), датчика на спутниках NASA Terra и Aqua. 

«Это было прекрасное использование долгосрочных спутниковых данных, и оно согласуется с другими работами, которые были проделаны в последние годы», — сказал Логан Бернер (Logan Berner), лесной эколог, изучающий биом арктической тундры в Университете Северной Аризоны и не принимавший участия в исследовании. 

Исследователи использовали данные наблюдений за 21 год для моделирования изменений в десятилетиях, предшествующих 2100 году. Их модели показали тенденцию к уменьшению лесного покрова в более тёплых регионах и его увеличению в более холодных. 

Эти изменения могут привести к переходу от бимодального распределения деревьев, связанного с температурой, к унимодальному состоянию открытого леса с 30%–50% лесного покрова до конца столетия. Это распределение намного ниже, чем более 60% лесного покрова, который в настоящее время имеют более тёплые бореальные леса, и выше, чем 5%–15% лесного покрова в более холодных лесах. 

«Мы этого не ожидали», — сказал Ротбарт. «Что было довольно удивительно, так это скорость… с которой некоторые из этих более открытых, более холодных бореальных лесов становятся гуще». Моделирование авторов предполагает, что более холодные леса будут испытывать до 4% увеличения лесного покрова каждое десятилетие. 

Выбросы углерода и другие каскадные эффекты 

Но изменения в древесном покрове — это только часть истории. 

Изменения в распределении деревьев, вызванные температурой, могут привести к изменениям в способности бореальных лесов хранить углерод, отмечают авторы. В южном регионе потеря древесного покрова означает потерю биомассы углерода. Между тем, по мере таяния многолетней мерзлоты, подстилающей северные леса, она пробуждает активность подземных микробов, которые могут расщеплять органические материалы, высвобождая углерод в атмосферу. 

Эта потеря хранения углерода превысит объём биомассы, полученной древесным покровом в более холодном регионе, объяснил Бернер. Исследователи прогнозируют прирост углерода на 11,4%, или 17,7 гигатонн, к 2100 году. 

Переход к открытому лесу будет иметь другие каскадные эффекты, включая сокращение биоразнообразия и доступности воды, сказала Зои Пьеррат (Zoe Pierrat), научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА, которая не участвовала в исследовании, но была соавтором комментария к нему. 

«Для меня наибольшую озабоченность вызывают потенциальные воздействия на режимы лесных пожаров», — сказала Пьерра. 

Она объяснила, что одним из главных климатических факторов лесных пожаров в бореальной зоне является нехватка доступной воды из-за таяния снега и повышение температуры. Весной растаявший снег создает большой запас воды, который деревья могут впитать по мере роста летом. К осени эти деревья могут исчерпать запас воды и высохнуть, создав идеальные условия для возгорания. 

Движение вперёд в меняющейся экосистеме 

«Температура сама по себе не полностью объясняет, как климат регулирует или контролирует экосистему», — признал Бернер. 

Несмотря на новизну результатов исследования, продолжил он, включение более широкого набора прогнозов климатических моделей (например, как климат влияет на поведение организмов) может усилить выводы и помочь учёным лучше понять далеко идущие последствия будущего климата. 

Для Ротбарта надежда всё ещё есть. «Мы не должны переставать напоминать себе, что мы оказываем такое влияние на нашу планету», — сказал он. Один из «главных вопросов, на которые нам нужно ответить в ближайшие годы, — что мы можем сделать с этими лесами, чтобы они могли противостоять изменению климата и растущему давлению со стороны экологических нарушений, таких как пожары».

 

Ссылка: https://eos.org/articles/boreal-forests-may-be-on-the-move

 

Суммарная первичная продукция моря поддерживает критически важные экосистемные услуги и углеродный цикл. Однако отсутствие консенсуса относительно направления и величины прогнозируемого моделями изменения суммарной первичной продукции подрывает уверенность в оценке воздействия климата на морские экосистемы. Авторы используют современные полученные дистанционным зондированием тенденции суммарной первичной продукции (1998–2023 гг.) из шести алгоритмов дистанционного зондирования, чтобы различить пятнадцать расходящихся модельных прогнозов. Схема ранжирования модели, основанная на сходстве линейных реакций суммарной первичной продукции на изменения температуры поверхности моря, хлорофилла-а и смешанного слоя, обнаруживает, что будущее снижение суммарной первичной продукции более вероятно, чем прогнозируется в настоящее время. Даже лучшие модели ранжирования по-прежнему недооценивают чувствительность снижения суммарной первичной продукции к потеплению океана, что свидетельствует о сохранении недостатков. Воспроизведение этой большей температурной чувствительности может привести к ещё большему снижению будущей суммарной первичной продукции, чем в настоящее время рассматривается для оценки воздействия.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02051-4

 

Беспрецедентный и постоянно растущий объём данных наблюдения Земли (Earth Observation, EO) и геопространственных данных потребовал изменения парадигмы, при которой вычисления размещаются совместно с архивами данных в публичных облаках. Однако, поскольку ни одна облачная платформа не может разместить все эти данные, решения для федеративной обработки, работающие на нескольких облачных платформах, становятся всё более актуальными. Подход к федеративной обработке на основе сообщества начал использовать openEO, общий интерфейс прикладного программирования и набор чётко определённых процессов, упрощающий повторное использование и обеспечивающий ценный уровень абстракции при обработке больших объёмов данных EO. Представлены ключевые концепции для федеративной обработки и связанных с ней аспектов взаимодействия на основе openEO Platform, федеративной публичной облачной платформы.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-04513-y

 

Прогнозы с высоким разрешением осадков и температуры необходимы для принятия обоснованных решений, оценки рисков и планирования. Авторы разработали обширную базу данных (SPQM-CMIP6- CAN) прогнозов с высоким разрешением (0,1°) осадков и температуры, охватывающую период до 2100 года в ежедневном масштабе для Канады. Была использована новая методология полупараметрического квантильного картирования (Semi-Parametric Quantile Mapping, SPQM) для корректировки смещения в проекте CMIP6 прогнозов для четырёх общих социально-экономических путей. SPQM прост, но надёжен в воспроизведении наблюдаемых предельных свойств, тенденций и изменчивости в соответствии с будущими сценариями, при этом сохраняя плавный переход от наблюдений к прогнозируемым модельным оценкам. База данных SPQM-CMIP6-CAN охватывает 693 оценки, полученные из 34 различных климатических моделей для осадков. Аналогично, для температурных прогнозов эта база данных содержит 581 оценку из 27 климатических моделей. Эти прогнозы ценны для гидрологических, экологических и природоохранных исследований, предлагая всеобъемлющий ресурс для анализа в этих областях. Кроме того, эти прогнозы служат важным инструментом для количественной оценки неопределённостей, возникающих из климатических моделей, вариантов их конфигураций и будущих сценариев.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-04396-z

 

Авторы анализируют наблюдаемые (1950–2020 гг.) и ожидаемые (2021–2050 гг.) изменения экстремальных температур и характеристик волн тепла в Европе с течением времени, а также появление незнакомых (соотношение сигнал/шум, S/N > 1), необычных (S/N > 2) и неизвестных (S/N > 3) условий от поколения «родителей» (1961–1990 гг.) до поколения «внуков» (2021–2050 гг.). Дети, родившиеся в 1991–2020 гг., столкнулись с условиями экстремальной жары, отличными от тех, которые были во времена их родителей: в европейском масштабе 28,5–42,1% населения в 1991–2020 гг. столкнулись с непривычными (и 1,3% необычными) случаями возникновения экстремальных температур (Tx90p). Значительное увеличение числа волн тепла произошло на больших территориях Испании, Франции, Германии, Польши, стран Балтии и Украины, а также на юге Италии и в Скандинавии, увеличилось кумулятивное тепло с большими территориями, где сигнал появился из-за изменчивости с 2011 года, но локально раньше. Предполагается, что люди, родившиеся в ближайшие 30 лет (2021–2050 гг.), будут жить в климате с экстремальной жарой, существенно отличающемся от климата их бабушек и дедушек. В некоторых регионах никто не будет жить в условиях, которые были «знакомы» в 1961–1990 гг. Даже при умеренно низком потеплении ожидается, что 41,8–58,6% населения Европы будет жить в условиях незнакомых экстремальных температур, 28,5–41,5% — необычных и 2,1–8,9% — неизвестных, в основном над Испанией (5,3–26,9%), Альпами (1,2–27,5%) и Средиземноморским регионом (1,7–15,8%). Изменение характеристик волн тепла коснётся не только их числа, но также их продолжительности и интенсивности: по прогнозам, более 60% населения Европы будут подвержены воздействию незнакомых, а 16,4% — нетипичных экстремальных температур.

 

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-024-03855-7

 

Понимание влияния изменения климата на водные ресурсы имеет решающее значение для разработки эффективных стратегий адаптации. Авторы количественно оценивают «водные пробелы» или неустойчивое использование воды — дефицит, при котором спрос на воду превышает предложение, что приводит к её нехватке. Количественно оцениваются базовый и будущий водные пробелы, используя мультимодельный анализ, включающий два вероятных сценария будущего потепления. Базовый глобальный водный пробел составляет 457,9 км³/год, а прогнозы указывают на его увеличение на 26,5 км³/год (+5,8%) и 67,4 км³/год (+14,7%) при сценариях потепления на 1,5°C и 3°C соответственно. Эти прогнозы подчёркивают неравномерное воздействие уровней потепления на водные пробелы, указывая на необходимость постоянного смягчения последствий изменения климата для снижения нагрузки на водные ресурсы. Эти результаты также подчёркивают неравные потребности в адаптации между странами и бассейнами, на которые влияют различные сценарии потепления, с важными региональными различиями и погрешностями моделей, усложняющими будущие прогнозы. Для борьбы с растущим дефицитом воды, вызванным глобальным потеплением, необходимы надёжные стратегии управления водными ресурсами.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-56517-2

 

Потепление климата улучшило условия для роста бореальных лесов, однако судьба региона как поглотителя углерода надземной биомассы остаётся неопределённой. Высота леса является мощным предиктором его надземной биомассы, и доступ к пространственно детализированным соотношениям высоты и возраста может улучшить понимание динамики содержания углерода в этой экосистеме. Способность земли выращивать деревья, определяемая в лесном хозяйстве как индекс участка, была оценена путём анализа последних измерений высоты полога в сравнении с хронологической последовательностью возраста лесного насаждения, полученной из исторических спутниковых данных. Оценки высоты леса затем вычитались из прогнозируемого индекса участка для оценки потенциала роста высоты и возраста по всему региону. Россия, площадь которой составляла 73% области изменения лесов, имела сильные отклонения от ожидаемого модельного значения в 2,4–4,8 ± 3,8 м для 75-го и 90- го процентилей. Объединение спутниковых наблюдений выявило большое поглощение в растущих молодых лесах, если позволить им восстановиться после нарушения.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02006-9

 

Урбанизация значительно изменила форму городских территорий и природных ландшафтов, что привело к сложной городской морфологии. В 2012 году была предложена классификация локальных климатических зон (ЛКЗ) для решения этой проблемы, и с тех пор она широко применяется в исследованиях городского климата во всём мире. Тем не менее, литература по динамическому картированию городской морфологии остается скудной, что затрудняет изучение городского обновления из года в год. В этом исследовании авторы сравнили различные шкалы обучения, создав динамические карты городской морфологии с пространственным разрешением 100 метров, охватывающие период с 2000 по 2022 гг. в крупных китайских городах, на основе схемы ЛКЗ. Результаты демонстрируют сильную межгодовую согласованность, а точность картирования изменений городской морфологии в целом превышает 70%. Кроме того, полученные результаты демонстрируют хорошее соответствие другим наборам данных картирования ЛКЗ, более подходящим для текущей ситуации развития в Китае, и эффективно различают высоту и плотность зданий в разных типах ЛКЗ. Этот набор данных имеет значительный потенциал для улучшения мониторинга городской морфологии и продвижения исследований городского климата.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-04478-y

 

Быстрая урбанизация Джайпура (столицы индийского штата Раджастхан) глубоко изменила его городской климат, вызванный антропогенным потоком тепла (АПТ) и сдвигами в динамике поверхностной энергии. В этом исследовании задействованы методы дистанционного зондирования, использующие данные Landsat, для количественной оценки АПТ и оценки его влияния на климат города. Результаты раскрывают поразительный парадокс: несмотря на значительный рост АПТ с 127,31 Вт/м² в 1993 году до 201,82 Вт/м² в 2020 году, в Джайпуре наблюдается аномальный эффект городского острова прохлады в дневное время. При этом явлении окружающие залежные земли испытывают более высокие температуры поверхности, чем городское ядро, что бросает вызов типичному эффекту городского острова тепла, наблюдаемому в большинстве городов мира. Этот парадокс особенно ярко выражен в полузасушливых городских условиях, где такие факторы, как ограниченная растительность, засушливые условия и дефицит воды, замысловато формируют своеобразное тепловое поведение. Это исследование дополнительно подчёркивает роль расширения городов, при этом площадь застроенных территорий выросла с 11,95% в 1993 году до 19% в 2020 году, что усиливает АПТ. Примечательно, что скрытый тепловой поток был самым высоким в покрытых растительностью районах, это значительно снизило температуру поверхности за счёт содействия эвапотранспирации. Дневные температуры поверхности значительно выросли, при этом температуры варьировались от 26–46,9°C в 1993 году до 31–56,5°C в 2020 году, что указывает на общее увеличение интенсивности поверхностного тепла. Несмотря на эти увеличения, эффект городского острова прохлады остаётся наблюдаемым, что дополнительно иллюстрирует охлаждающий потенциал городской растительности. Это исследование предлагает новый взгляд на сложную динамику городской жары в полузасушливых городах, предлагая уточнённые перспективы стратегий смягчения последствий городской жары и адаптации к изменению климата, имеющие значение для будущего устойчивого городского планирования и управления окружающей средой.

 

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/16/2/151

 

Аэрозоли оказывают значительное воздействие на региональный климат, что широко исследовалось с помощью численных экспериментов. Однако неопределённости моделируемого воздействия аэрозолей из-за длительного хаотического эффекта остаются неясными. Здесь предложен диагностический метод, основанный на использовании большого модельного ансамбля и алгоритме случайной выборки, чтобы раскрыть вызванные хаосом неопределённости в моделируемых климатических воздействиях аэрозолей, которые упускались из виду в предыдущих исследованиях. Принимая воздействие пыли на систему индийского летнего муссона в качестве демонстрации, авторы показывали, что, хотя пыль в целом последовательно усиливает крупномасштабную летнюю циркуляцию муссонов среди членов ансамбля, её воздействие на региональные системы, такие как муссонные депрессии, демонстрирует значительный хаотический эффект: моделируемое воздействие аэрозолей на осадки от отдельного члена ансамбля существенно различается, даже обратно пропорционально. С помощью количественного анализа демонстрируется, что величина этих хаотических эффектов уменьшается в соответствии с соотношением N^-½ с размером ансамбля N. Более того, представленные результаты показывают, что статистическое тестирование значимости само по себе может быть недостаточным для надёжной атрибуции воздействия пыли, поскольку даже небольшие ансамбли могут давать статистически значимые, но противоречивые результаты. Это исследование подчёркивает необходимость использования адекватных размеров ансамбля для охвата надёжного физического воздействия аэрозоля на региональный климат.

 

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2024-4037/