Суточные изменения осадков, облаков и других связанных с ними полей представляют интерес для многих приложений. Здесь анализируются наземные и спутниковые наблюдения, а также данные ERA5, чтобы количественно оценить эти изменения и эффективность ERA5. Результаты свидетельствуют, что ERA5 очень хорошо отражает наблюдаемую сезонную климатологию осадков и количества облаков. Наземные наблюдения показывают, что осадки в тёплое время года демонстрируют устойчивый суточный цикл с амплитудой от  ~ 20 до 50% от среднесуточной нормы и пиком около 14–18 часов местного солнечного времени на большинстве территорий суши и 04–08 часов местного солнечного времени на большинстве океанских территорий. ERA5 приблизительно воспроизводит эти особенности с немного более ранним пиком (на  ~ 2 часа) как над сушей, так и над океаном, и с большей амплитудой над сушей, главным образом из-за систематических ошибок в конвективных осадках. Спутниковые данные IMERG фиксируют в основном суточный цикл конвективных осадков с пиком около 16–20 часов местного солнечного времени в тёплый сезон. Океанические осадки ERA5 демонстрируют устойчивые суточные вариации, сопоставимые с наблюдениями, несмотря на смягчение суточного цикла морской поверхности из-за использования среднесуточной температуры поверхности океана. Это предполагает свободный тропосферный контроль суточного цикла океанических осадков. Наземные и спутниковые наблюдения показывают больше облаков (в основном из низких облаков) в дневное (ночное время) над сушей (океаном). Суточные аномалии общей облачности ERA5 больше сопоставимы с наземными наблюдениями, чем со спутниковыми продуктами ISCCP. Минимальная высота нижней границы облаков наблюдается ближе к полудню, а максимальная — около полуночи с суточной амплитудой  ~ 150 м над сушей в тёплое время года при наземных наблюдениях; ERA5 примерно фиксирует этот суточный цикл с немного большей амплитудой и более ранней фазой. Высота планетарного пограничного слоя над сушей в ERA5 составляет около 250 м ночью, но увеличивается после восхода Солнца до пика около 14–15 часов местного солнечного времени, составляющего около 1500–1900 м в тёплое и от  ~ 650 до 1100 м в холодное время года, с наибольшими суточными амплитудами над летними засушливыми районами. Морские высоты планетарного пограничного слоя ERA5 выше в холодное время года (~ 1000 м), чем в тёплое время года (~ 530 м) во внетропических регионах, что позволяет предположить доминирующую роль перемешивания, вызванного ветром на малых уровнях. ERA5 CAPE демонстрирует несинфазные суточные вариации над сушей и океаном с пиком около полудня (минимумом) и минимумом (пиком) ранним утром над сушей (океаном). Суточный цикл ERA5 CIN примерно не совпадает с циклом CAPE. ERA5 хорошо фиксирует суточные циклы и потоки «суша-океан», а также сезонные различия в приземной суммарной коротковолновой и длинноволновой радиации, наблюдаемой в спутниковых продуктах CERES, с пиком около полудня в наземной длинноволновой радиации. Пик около полудня также наблюдается в потоках явного и скрытого тепла на поверхности в ERA над сушей, в то время как океанические высоты планетарного пограничного слоя, длинноволновая радиация и тепловые потоки демонстрируют небольшие суточные вариации в ERA5, что может быть частично связано с использованием среднесуточного значения температуры поверхности океана.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-024-07182-6

Рост прибрежных опасностей, затрагивающих арктическую часть Аляски в последние десятилетия, связан с сокращением арктического морского льда. В этом исследовании прогнозы климатической модели морского льда используются при моделировании внетропического циклона для количественной оценки того, как будущие изменения сезонного ледяного покрова могут повлиять на прибрежные волны, вызванные этим экстремальным явлением. Все будущие сценарии во все десятилетия показывают увеличение высоты прибрежных волн, демонстрируя, как продолжительный сезон открытой воды в Чукотском море и море Бофорта может подвергнуть береговую линию Аляски арктическим волнам в результате такого шторма на дополнительный зимний месяц к 2050 году и позднее до трёх дополнительных месяцев к 2070 году в зависимости от сценария изменения климата. Кроме того, для прибрежного региона Бофорта будущие сценарии согласуются с тем, что предел насыщения прибрежных волн достигается во время минимума морского льда, в то время как исторически морской лёд обеспечивал определённую степень защиты в течение всего года.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01323-9

Главные темы номера:

•  2023 год стал самым теплым для планеты и третьим в ранге для России за всю историю наблюдений

Также в выпуске:

• • Постпред РФ В.А. Небензя выступил на открытых дебатах высокого уровня СБ ООН
  • Утверждена Стратегия научно-технологического развития Российской Федерации
  • Правительство РФ утвердило постановление о создании федеральной государственной информационной системы состояния окружающей среды
  • Президент ВМО отметил значимый вклад России в работу организации
  • Минэкономразвития оценил перспективы ввода платы за углерод
  • Бизнес и регионы получат новую методику оценки ущерба от изменений климата
  • Секретариат РКИК ООН опубликовал информацию о новом портале по наращиванию потенциала
  • Представлен Годовой отчет Программы развития ООН за 2023 год
  • Новые публикации в российских и зарубежных научных изданиях

Ссылка: выпуск бюллетеня №107 за февраль - март 2024 г.

В статье описана модификация простого модуля снежного покрова суши климатической модели ИВМ РАН. Предложенная параметризация учитывает возможное наличие жидкой воды и перезамерзание талой воды в слое снега. Это особенно важно для моделирования переходного сезона, так как данное явление в основном наблюдается при формировании и таянии снежного покрова, когда температура поверхности колеблется около 0°С. Также добавлено моделирование изменения плотности снега. Эта параметризация реализована в снежном модуле климатической модели ИВМ РАН и проверяется на данных наблюдений с использованием протокола, подобного ESM-SnowMIP. В результате средние климатические периоды снеготаяния в климатической модели ИВМ РАН уточняются, особенно в средних и высоких широтах. Заснеженная территория по модели также улучшена. В будущем можно будет использовать модифицированную версию модуля наземного снега в сочетании с моделью альбедо снега, учитывающей его метаморфизм. Этот модуль также можно применить к снегу морского льда.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/4/422

Риск засухи угрожает скотоводству на пастбищах, которые уже испытывают нагрузку из-за климатических и социально-экономических изменений. Авторы изучают будущий риск засухи (2031–2060 и 2071–2100 гг.) для продуктивности пастбищ по всей Евразии (Западная, Центральная и Восточная Азия), используя хорошо проверенную, основанную на процессах экосистемную модель и прогнозы пяти климатических моделей в рамках трёх общих социально-экономических путей (SSP) - сценариев низкого (SSP1-2.6), среднего (SSP3-7.0) и сильного (SSP5-8.5) потепления относительно 1985–2014 гг. Использован вероятностный подход, при этом риск определяется как ожидаемая потеря продуктивности, вызванная вероятностью опасных засух (определяемых с помощью индекса, основанного на количестве осадков) и уязвимостью (реакция продуктивности пастбищ на опасные засухи). Согласно прогнозам, масштабы и площадь риска засухи и уязвимости на пастбищах Евразии увеличатся, причём в 2071–2100 гг. при сценариях среднего и сильного потепления их рост будет более значительным, чем в 2031–2060 гг. Возрастающий риск в Западной Азии вызван более длительными и сильными засухами и уязвимостью, тогда как более высокий риск в Центральной и Восточной Азии в основном связан с повышенной уязвимостью, что указывает на то, что общий риск выше там, где уязвимость увеличивается. Эти результаты позволяют предположить, что будущие засухи могут усугубить нехватку кормов для скота и негативно повлиять на скотоводство. Результаты имеют практическое значение для управления пастбищами, которое необходимо адаптировать к экологическому и социально-экономическому контексту различных стран региона. Существующие традиционные экологические знания могут быть расширены для адаптации к риску засухи и добавлены в более широкий набор мер по адаптации, включающих улучшение управления, социальные преобразования, наращивание потенциала и политические реформы, адресованные множеству заинтересованных сторон.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00624-2

Изменение климата влияет на урожайность винограда, состав и качество вина. В результате меняется география производства вина. В этом обзоре обсуждаются последствия изменения температуры, осадков, влажности, радиации и содержания CO₂ на глобальное производство вина и исследуются стратегии адаптации. Нынешние винодельческие регионы в основном расположены в средних широтах (Калифорния, США; юг Франции; север Испании и Италии; Баросса, Австралия; Стелленбош, Южная Африка; Мендоса, Аргентина и др.), где климат достаточно тёплый, чтобы выращивать виноград, но без чрезмерного тепла и относительно сухой, чтобы избежать сильной опасности заболеваний. Около 90% традиционных винодельческих регионов в прибрежных и равнинных регионах Испании, Италии, Греции и южной Калифорнии с изменением климата могут оказаться под угрозой исчезновения к концу века из-за чрезмерной засухи и более частых волн тепла. Более высокие температуры могут повысить пригодность для других регионов (штат Вашингтон, Орегон, Тасмания, север Франции) и способствовать появлению новых винодельческих регионов, таких как юг Соединённого Королевства. Степень этих изменений пригодности сильно зависит от уровня повышения температуры. Существующие производители могут адаптироваться к определённому уровню потепления, меняя растительный материал (сорта и подвои), системы выращивания и управления виноградниками. Однако этих мер может быть недостаточно для поддержания экономически жизнеспособного производства вина во всех регионах. Будущие исследования должны быть направлены на оценку экономического воздействия стратегий адаптации к изменению климата, применяемых в больших масштабах.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-024-00521-5

Глобальный климатический кризис заставляет человечество разрабатывать технологии хранения углерода. Площадка углеродного мониторинга «Ладога» является частью российского климатического проекта «Карбоновые суперсайты», целью которого является разработка методов и технологий контроля баланса парниковых газов в различных экосистемах. В данной статье показано состояние почвенно-растительного покрова углеродного полигона «Ладога» на примере типичной южнотаёжной экосистемы Ленинградской области (Россия). Выявлено, что почвы здесь существенно нарушены в результате агрогенного воздействия, а растительный покров изменяется под влиянием антропогенной деятельности. Установлено, что значительное количество углерода депонируется в почвах углеродного полигона; значительная его часть аккумулируется в торфяных почвах (60,0 ± 19,8 кг×м^-2 для слоя 0–100 см). В агрогенно нарушенных и девственных почвах запасы углерода равны 12,8 ± 2,9 кг×м^-2 и 8,3 ± 1,3 кг×м^-2 в слое 0–100 см соответственно. Запасы потенциально минерализуемого органического вещества (0–10 см) в торфяных почвах составляют 0,48 ± 0,01 кг×м^–2; в нетронутых почвах она составляет 0,58 ± 0,06 кг×м^-2. Торфяные почвы характеризуются более высокой интенсивностью минерализации углерода 9,2 ± 0,1 мг×100 г^–1×сут^–1 при большей устойчивости. Углерод в чистых почвах минерализуется с меньшей скоростью — 2,5 ± 0,2 мг×100 г^–1×сут^–1. Изучение микробного разнообразия почв показало, что доминирующими типами микроорганизмов являются Actinobacteria, Bacteroidetes и Proteobacteria; однако метанобразующие археи — Euryarchaeota — были обнаружены в торфяных почвах, что указывает на их потенциально большую эмиссионную активность. Результаты работы будут полезны лицам, принимающим решения, и могут быть использованы в качестве ориентира для оценки углеродного баланса Ленинградской области и южнотаёжных бореальных экосистем Карельского перешейка.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/4/420

Оценка рисков речных наводнений в условиях изменения климата является сложной задачей, во многом из-за взаимодействия и комбинированного влияния различных факторов, вызывающих наводнения. Однако более подробный количественный анализ таких сложных эффектов и последствий их взаимодействия остаётся недостаточно изученным в широком масштабе. Авторы используют объяснимое машинное обучение, чтобы распутать совокупные эффекты между движущими силами и количественно оценить их важность для различных масштабов наводнений в тысячах водосборных бассейнов по всему миру. Полученные результаты демонстрируют повсеместное распространение усугубляющихся эффектов во многих наводнениях. Их значение часто возрастает с увеличением масштабов наводнений, но сила этого увеличения варьируется в зависимости от условий водосбора. Традиционный анализ может недооценивать опасность экстремальных наводнений в водосборных бассейнах, где вклад усугубляющихся эффектов сильно варьируется в зависимости от масштаба наводнения. В целом, данное исследование подчёркивает необходимость тщательного учёта сложных эффектов при оценке рисков для улучшения оценок экстремальных наводнений. 

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl4005

Приток талой воды в Северную Атлантику в конечном итоге приводит к потеплению и засухе над Европой.

Капля за каплей, неуклонная потеря льда в Арктике и субарктическом регионе приводит к выбросу огромного количества талой воды в северную часть Атлантического океана. Исследователи теперь показали, как вся эта пресная вода в конечном итоге приводит к более экстремальной летней погоде в Европе. Эти результаты могут позволить улучшить долгосрочные прогнозы погоды в Европе.
Ежегодно Арктика и Субарктика теряют в среднем несколько сотен кубических километров как морского, так и ледникового льда из-за повышения температуры. Пресная вода, высвободившаяся в результате таяния, в конечном итоге попадает в Северную Атлантику, где агрегируется в так называемые пресноводные аномалии. Эти структуры, имеющие тенденцию скрываться на поверхности океана из-за своей относительно низкой плотности, могут достигать зимой тысяч километров в длину и нескольких десятков метров в глубину.

Сначала пресная вода, затем волны тепла

Было показано, что аномалии пресной воды в Северной Атлантике предшествуют европейским волнам тепла. Однако механизм (или механизмы) этой связи долгое время оставался неизвестным, говорит Марилена Олтманнс (Marilena Oltmanns), специалист по океану и климату из Национального океанографического центра в Соединённом Королевстве. Этот вопрос становится всё более актуальным, учитывая быстрое повышение температуры в Арктике и недавние экстремальные погодные явления, такие как волны тепла и засухи, произошедшие в Европе, предположили Олтманнс и её коллеги.
Чтобы отслеживать наличие аномалий пресной воды, команда использовала спутниковые данные о температуре поверхности моря, доступные с 1979 года. По словам Олтманнс, этот метод сработал, потому что температура и солёность сильно коррелировали. Исследователи решили не использовать данные о солёности для отслеживания аномалий пресной воды, поскольку такие данные доступны на больших территориях только с 2009 года. Кроме того, известно, что многие из этих измерений являются предвзятыми, сказала Олтманнс. «Смещения примерно того же порядка, что и межгодовая изменчивость».
Исследователи также объединили данные о температуре, солёности и течениях океана с атмосферными данными, отслеживающими ветры, давление, температуру и осадки.

Поток хлынул из Гренландии

Олтманнс и её коллеги пришли к выводу, что некоторые из наблюдаемых ими аномалий пресной воды были вызваны стоком из Гренландии. Сезонные сигналы, которые они отметили, соответствовали таянию летом и затем распространению этой талой воды на юг через океанские течения следующей зимой. Команда показала, что аномалии пресной воды оказывают выраженный эффект на широтах между 25° и 65° с.ш.
По словам Олтманнс, поскольку пресноводные аномалии расположены в самом верхнем слое океана, они действуют как барьер. «Пресная вода препятствует теплообмену между более глубокими слоями океана и воздухом». Исследователи обнаружили, что благодаря относительной термической изоляции пресноводные аномалии осенью и зимой остывают быстрее, чем окружающие их водные массы.
Эта ситуация приводит к резким градиентам температуры поверхности моря с севера на юг, что, в свою очередь, способствует развитию штормовой погоды и преобладанию западных ветров вдоль южной границы пресноводной аномалии.

Вихри идут на север

Эти ветры затем вызывают изменения давления, которые в ту же зиму образуют водовороты, как обнаружили Олтманнс и её коллеги. Эти водовороты тянутся полосой через Атлантику, и их присутствие может сместить Северо-Атлантическое течение (текущее на восток продолжение тёплого Гольфстрима) на север на несколько сотен километров. «Оно находится в аномально северном месте», — сказала Олтманнс.
Когда следующим летом дуют западные ветры, они следуют за температурным фронтом между сместившимся Северо-Атлантическим течением и более холодными приполярными водами. «Расположение пресноводной аномалии зимой имеет большое значение для направления ветров последующим летом», — сказала Олтманнс. Исследователи обнаружили, что те же самые ветры отклоняются ещё дальше на север, когда достигают суши над Европой. Всё это отклонение на север формирует атмосферные аномалии, связанные с системами высокого давления, которые, в свою очередь, связаны с более тёплыми и сухими погодными условиями.
Когда Олтманнс и её коллеги сосредоточились на 10 самых тёплых и самых холодных летах в Европе за последние четыре десятилетия, они обнаружили, что более тёплое лето, как правило, следует за зимой, характеризующейся более крупными и более холодными аномалиями пресной воды и более сильным отклонением западных ветров на север. Эти результаты были опубликованы в журнале Weather and Climate Dynamics.
Учитывая, что темпы таяния льдов в Арктике и субарктическом регионе, вероятно, возрастут в будущем, вполне логично, что потепление в Европе также будет усиливаться, сказала Олтманнс. Это будет особенно актуально в более южных регионах, добавила она. «Без сомнения, Южная Европа станет теплее и суше». 

«Приманка» предсказуемости

Эти результаты открывают важный путь вперёд, когда дело доходит до прогнозирования погоды в Европе, сказала Олтманнс. По её словам, поскольку факторы, определяющие условия июня, июля и августа в таких городах, как Барселона, Испания и Лондон, начинают действовать за много месяцев до этого, должна появиться возможность делать долгосрочные прогнозы погоды. «Европейская летняя погода предсказуема как минимум на зиму вперёд».
«Эти результаты могут помочь нам понять некоторые последствия будущего изменения климата», — сказала Мелисса Жерве (Melissa Gervais), специалист по динамике климата из Университета штата Пенсильвания, не участвовавшая в исследовании. И в таких прогнозах погоды есть невероятная полезность, добавила она. «Если я фермер и знаю, что буду испытывать жару и засуху, я могла бы изменить урожай, который у меня есть», — сказала она. «Я могла бы подумать о своей стратегии орошения».
Олтманнс и её коллеги надеются расширить свой анализ на аномалии пресной воды, которые происходят в северной части Тихого океана. По её словам, аналогичные погодные воздействия могут также происходить в некоторых частях Соединённых Штатов и Канады. «Есть так много открытых вопросов».

Ссылка: https://eos.org/articles/melting-ice-in-the-polar-north-drives-weather-in-europe

Усугубленное полярным усилением потепление в Арктике является прямым свидетельством глобального изменения климата. Этот анализ показывает, как экстремальные температуры приземного воздуха (ТПВ) в Арктике менялись с течением времени. Используя ERA5, авторы демонстрируют значительную тенденцию повышения температуры воздуха в Панарктике (>60° с.ш.) на +0,62°C за десятилетие с 1979 года. Из-за этого потепления самые тёплые дни каждого месяца в 1980-1990-х годах можно было бы считать средними сегодня, в то время как в 1980-1990-е годы нынешние самые холодные дни считались бы нормальными. За 1979–2021 гг. произошло сокращение панарктического сезонного цикла ТПВ на 2°C (или на 7%), что привело к потеплению экстремальных значений холодных ТПВ в два раза по сравнению с трендом и ослаблению трендов «тёплых» экстремумов ТПВ примерно на 25%. С 1979 года осенью наблюдаются сильнейшие тенденции увеличения суточных максимальных и минимальных температур, а также числа дней с ТПВ выше 90-го процентиля и к уменьшению числа дней с ТПВ ниже 10-го процентиля, что соответствует быстрому сокращению морского льда в Арктике и усилению тепловых потоков «воздух-океан». Модулированный сезонный сигнал ТПВ оказывает значительное влияние на время чрезвычайно сильных ежемесячных холодных и тёплых периодов. Подавление сезонных колебаний ТПВ, вероятно, будет продолжать усиливаться по мере таяния морского льда и сохранения потепления верхних слоёв океана. В результате экстремальные зимние холодные ТПВ в Арктике могут продолжать демонстрировать более высокие темпы изменения, чем экстремальные температуры летних тёплых ТПВ, поскольку Арктика продолжает нагреваться.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/8/JCLI-D-23-0266.1.xml