Новое исследование может помочь в будущих исследованиях того, как выброс углекислого газа из Южного океана может повлиять на глобальное изменение климата.

В Южном океане вблизи Антарктиды глубинные воды поднимаются на поверхность, где они выделяют углекислый газ, попавший в океан до промышленной революции. Этот процесс является ключевым компонентом глобального углеродного цикла, и недавние исследования показали, что он возвращает в атмосферу больше углекислого газа, чем считалось ранее. 

Новая работа Chen et al. исследует, где именно в Южном океане углекислый газ выбрасывается в атмосферу, откуда берётся этот углерод и как различные факторы в совокупности управляют этими процессами. 

Опираясь на более ранние исследования, учёные проанализировали измерения, полученные с кораблей и буёв Арго, свободно дрейфующих инструментов, проводящих измерения в недрах океана. Эти данные включали наблюдения за температурой, солёностью, растворённым кислородом, рН, щелочностью, уровнями питательных веществ и уровнями растворённого неорганического углерода. 

Используя эти данные, исследователи сделали подробные расчёты, связанные с парциальным давлением СО₂ в апвеллинге, что помогает определить его способность выделять углекислый газ в атмосферу. Они также исследовали, как дополнительные факторы, такие как биологические процессы и циркуляция океана, определяют пространственные закономерности изменения парциального давления углекислого газа в разных регионах океана и на разных глубинах, тем самым влияя на его выброс на поверхность. 

Анализ показал, что доиндустриальный углекислый газ высвобождается в основном из определенной полосы апвеллинга, окружающей Антарктиду и находящейся между областью, известной как субантарктический фронт, и внутренней границей, образованной краем морского льда в зимнее время. Эта глубинная вода поступает из бассейнов северной части Тихого и Индийского океанов и богата старым углеродом, полученным из органического углерода в результате процесса, известного как реминерализация. 

Исследование также показало, что низкая температура и высокая щёлочность препятствуют выделению углекислого газа из других мест подъёма глубинных вод, несмотря на более высокое содержание углерода в них. 

Эти результаты могут помочь в будущих исследованиях того, как выбросы углекислого газа из Южного океана могут повлиять на глобальное изменение климата. (Global Biogeochemical Cycles, https://doi.org/10.1029/2021GB007156, 2022).

Американские климатологи зафиксировали постепенное смещение начала сезона ураганов в Северной Атлантике. С 1900 года в среднем каждые десять лет сезон ураганов начинается на пять дней раньше, а побережья ураганы достигают на два дня раньше. По мнению исследователей, это связано с потеплением поверхности океана. Статья опубликована в Nature Communication.
Ураганы и тайфуны — это тропические циклоны, которые образуются в семи бассейнах. Там они наблюдаются каждый месяц, но крупные возникают чаще летом. Они берут свое начало по обе стороны экватора во внутритропической зоне конвергенции. В пределах этой зоны низкого давления воздух нагревается над теплым тропическим океаном и поднимается, из-за чего формируются грозовые ливни. Ливни могут образовать скопления гроз — это создает поток теплого влажного воздуха, который быстро устремляется вверх, и из-за вращения Земли возникает циклоническая циркуляция.

С 1965 года сезоном ураганов в бассейне Атлантического океана считается период с июня по ноябрь — именно в этот период формируются наиболее интенсивные и разрушительные из них. Особенно сильно страдает от ураганов Атлантическое побережье США, побережье Мексиканского залива, Мексика, Центральная Америка, Карибские и Бермудские острова. Но сезон ураганов — это не строго фиксированные даты и метеорологи уже замечали, что они иногда выходят за общепринятые временные рамки: в 2012–2020 годах, например, семь тропических циклонов развились до 1 июня.

Группа климатологов из США под руководством Рян Тручелут (Ryan Truchelut) из Университета штата Колорадо проанализировала данные по атлантическим циклонам за период с 1900 по 2020 годы. Ученые использовали историческую базу данных, отчеты Национального центра ураганов, спутниковые наблюдения и современные климатические наборы данных (например, ERA5). Анализ выявил тенденцию к раннему началу формирования ураганов в бассейне Северной Атлантики. В среднем сезон ураганов начинался на пять дней раньше каждые десять лет. А мощные ураганы, которые достигают побережья и выходят на сушу, начинались раньше на два дня каждые десять лет.
В период с апреля по май индекс потенциала генезиса ураганов неуклонно растет. По всей видимости, эта тенденция связана с тем, что весна становится более благоприятным временем года для формирования тропических циклонов раньше срока. Это напрямую связано с повышением температуры океана в Северной Атлантике.

Рост среднего значения индекса потенциала генезиса ураганов (Mean GPI units) за апрель-май с 1980 года

Результаты исследования указывают что в сезон ураганов так же необходимо включить и часть мая. Это особенно важно для совершенствования системы оповещения и обнаружения ураганов.
Раннее мы писали, что из-за глобального увеличения среднегодовой температуры замедляются тропические циклоны. В некоторых регионах их скорость уменьшилась на 30 процентов.

Ссылка: https://nplus1.ru/news/2022/08/17/hurricanes-starts-earlier

Опубликован издаваемый ИГКЭ и Росгидрометом "Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2021 год". 

Представленные в данном Обзоре обобщенные характеристики и оценки состояния абиотической составляющей окружающей среды (атмосферного воздуха, поверхностных вод и почв), а также радиационной обстановки получены по данным Государственной наблюдательной сети, являющейся основой осуществления государственного мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации, а также локальных систем наблюдений за состоянием окружающей среды.

Обзор предназначен для широкой общественности, ученых и практиков природоохранной сферы деятельности. 

С Обзором можно ознакомиться на сайте Росгидромета https://www.meteorf.gov.ru/product/infomaterials/90/ и на сайте ФГБУ «Институт глобального климата и экологии имени академика Ю.А. Израэля» http://downloads.igce.ru/publications/reviews/review2021.pdf.

Совокупные события МВТ- ЭКО, во время которых морские волны тепла (МВТ) происходят одновременно с явлениями экстремальной кислотности океана (ЭКО), могут оказывать большее воздействие на морские экосистемы, чем отдельные экстремальные явления. Используя ежемесячные наблюдения в открытом океане за период 1982–2019 гг., авторы показывают, что в глобальном масштабе 1,8 месяца за 100 месяцев (или примерно один из пяти современных месяцев МВТ) являются месяцами совокупных событий МВТ- ЭКО по сравнению с современным базовым уровнем, что почти вдвое больше, чем ожидалось для превышения экстремальных событий 90-го процентиля, если события МВТ и ЭКО были статистически независимыми. Совокупные события МВТ- ЭКО наиболее вероятны в субтропиках (2,7 за 100 месяцев; 10–40° широты) и менее вероятны в экваториальной части Тихого океана и в средних и высоких широтах (0,7 за 100 месяцев; > 40° широты). Правдоподобие является результатом противоположного воздействия температуры и растворённого неорганического углерода на [H⁺]. Вероятность выше, когда положительное влияние на [H⁺] повышения температуры во время МВТ перевешивает негативное влияние на [H⁺] сопутствующего снижения содержания растворённого неорганического углерода. Ежедневные выходные результаты, полученные с помощью модели системы Земля в большом ансамбле, анализируются для оценки изменений вероятности МВТ- ЭКО при изменении климата. Прогнозируемые долгосрочные средние тенденции потепления и закисления оказывают наибольшее влияние на количество дней МВТ- ЭКО в году, увеличивая его с 12 до 265 дней при глобальном потеплении на 2°C по сравнению с фиксированным доиндустриальным базовым уровнем. Даже при удалении долгосрочных трендов увеличение изменчивости [H⁺] приводит к 60%-ному увеличению числа дней МВТ- ЭКО при глобальном потеплении на 2°C. Это прогнозируемое увеличение может привести к серьёзным последствиям для морских экосистем. 

Наблюдаемый глобальный суммарный сток углерода на суше воспроизводится современными моделями суши. Все модельные оценки сходятся в том, что прирост запасов углерода, обусловленный выбросом CO₂ и азота в атмосферу, частично компенсируется потерями из-за изменения климата, а также землепользования и растительного покрова. Однако отсутствует консенсус в отношении разделения стока между растительностью и почвой, поскольку модельные оценки не согласуются даже в тренде изменения запасов углерода за последние 60 лет. Эта неопределённость обусловлена реакцией продуктивности растений, распределения и оборота на изменение содержания атмосферного CO₂ (и в меньшей степени на изменения землепользования и растительного покрова) и реакцией почвы на изменения землепользования и растительного покрова (и, в меньшей степени, на изменения климата). В целом, различия в обороте объясняют примерно 70% модельного разброса изменений запасов углерода как в растительности, так и в почве. Необходим дальнейший анализ внутреннего цикла растений и почвы (отдельных пулов), чтобы уменьшить неопределённость в процессах контроля, стоящих за глобальным стоком углерода на суше.

Чувствительность лесов к краткосрочному потеплению и связанному с ним сдвигу режима осадков остается неопределённой. Здесь, используя пятилетний эксперимент под открытым небом в южных бореальных лесах, авторы показывают неодинаковые реакции на умеренное изменение климата среди молоди девяти совместно встречающихся североамериканских видов деревьев. Потепление само по себе (+1,6°C или +3,1°C выше фоновой температуры) или в сочетании с сокращением количества осадков увеличивало смертность молоди всех видов, особенно бореальных хвойных. Реакции роста видов на потепление различались: от усиленного роста у Acer rubrum и Acer saccharum до резкого снижения роста у Abies balsamea, Picea glauca и Pinus strobus. Кроме того, вызванные ростом температуры изменения в фотосинтезе и темпах роста помогают объяснить изменения в выживаемости. Потепление, при котором виды находились в более тёплых или более сухих условиях, чем на окраинах их ареала, оказывало наиболее неблагоприятное воздействие на рост и выживание. У видов, распространённых в южных бореальных лесах, произошло наибольшее сокращение роста и выживаемости из-за климатических изменений. Напротив, виды умеренных зон, испытавшие небольшую гибель и существенное ускорение роста в ответ на потепление, редко встречаются в южных бореальных лесах и вряд ли быстро расширят свою плотность и ареал. Таким образом, прогнозируемое изменение климата, вероятно, приведёт к нарушению регенерации преобладающих в настоящее время южных бореальных видов и, в сочетании с их медленной заменой видами умеренной зоны, - к дефициту регенерации деревьев с потенциальными неблагоприятными последствиями для здоровья, разнообразия и экосистемных услуг региональных лесов.

 В новом исследовании рассматривается сокращение среды обитания во время событий с низким содержанием кислорода, что ставит вопрос: могут ли краткосрочные события открыть окно в долгосрочное здоровье океанов?

Изменение климата приводит к тому, что океаны теряют кислород. Морские организмы, которым для выживания он необходим, живут в постепенно мелеющей зоне воды над гипоксическим слоем с низким содержанием кислорода. Исследователи изучили долгосрочную тенденцию дезоксигенации в морских экосистемах, но исследования того, как более короткие, преходящие события могут повлиять на экосистемы в масштабе от нескольких недель до месяцев, отсутствуют. 

Новое исследование Köhn et al. отслеживает, когда и где происходят эти гипоксические обмеления. Эти так называемые экстремальные явления временного сокращения среды обитания (ЭВССО) могут изменить биогеохимические процессы или целые экосистемы океана. Чтобы найти редко встречающиеся ЭВССО (поскольку для их обнаружения требуются данные об изменениях в гипоксическом слое), исследователи использовали имитационную модель для просмотра данных из восточной части Тихого океана, так как она представляет собой обширную область горизонтальных гипоксических вод, обусловленных физическими и биогеохимические процессами. Они обнаружили ЭВССО, применив фиксированную пороговую глубину для гипоксического слоя. Каждое событие также было охарактеризовано во времени и пространстве, и были определены причинно-следственные связи. 

Они обнаружили, что ЭВССО сжимают насыщенную кислородом зону на 50–70% в субтропических и тропических регионах. События Ла-Нинья, по-видимому, создают предпосылки для ЭВССО. В результате в субтропических регионах ЭВССО происходят в основном в бореальную зиму (декабрь – февраль) и весной. В субтропической восточной части Тихого океана ЭВССО, вероятно, связаны с мезомасштабными водоворотами, которые известны как горячие точки для условий с низким содержанием кислорода и возникают независимо от времени года. Команда также отметила, что 71% ЭВССО сопровождаются холодными, мелкими водами с низким pH. Эти события — низкие уровни кислорода и pH — могут усугубить стрессовые факторы для рыб и других морских организмов. 

Представленные результаты показывают, как ЭВССО могут быть обнаружены в других местах открытого океана и могут помочь лучше понять биогеохимию водной толщи и экосистемы океана. Авторы отмечают, что ЭВССО также могут предвещать долгосрочные изменения и сдвиги в среде обитания в океане. (Journal of Geophysical Research: Oceans, https://doi.org/10.1029/2022JC018429).

Несмотря на наличие большого количества данных и модельных оценок, отсутствует последовательная картина изменения площади и продолжительности снежного покрова в глобальных горных районах для определения долгосрочных тенденций. Здесь модельные и спутниковые данные объединяются с помощью искусственных нейронных сетей для создания согласованных временных рядов с 1982 по 2020 гг. по горным районам мира. Анализ гармонизированных временных рядов за 38 лет указывает на общую отрицательную тенденцию −3,6 ± 2,7% для годовой площади снежного покрова и −15,1 ± 11,6 дней для продолжительности наличия снежного покрова. Наиболее подверженным негативным тенденциям сезоном является зима со средним сокращением площади снежного покрова на −11,5 ± 6,9%, а наиболее подверженным положительным изменениям - весна со средним увеличением на 10 ± 5,9%, последние в основном имеют место в Высокогорной Азии. Полученные результаты свидетельствовуют о смещении снежного режима между 80-ми и 90-ми годами прошлого века, где период с 1982 по 1999 гг. характеризуется большим числом областей со значительными изменениями и более высокой скоростью изменений по отношению к периоду 2000–2020 гг. Эта количественная оценка может привести к более точной оценке воздействия на водные ресурсы горных сообществ.

В последние десятилетия потепление в Арктике происходило намного быстрее, чем где-либо в мире, - явление, известное как арктическое усиление. Многочисленные исследования свидетельствуют, что Арктика нагревается в два, более чем в два или даже в три раза быстрее, чем в среднем земной шар. Авторы показывают, используя несколько наборов данных наблюдений, охватывающих арктический регион, что за последние 43 года Арктика нагревалась почти в четыре раза быстрее, чем земной шар, что является более высоким темпом, чем обычно сообщается в литературе. Они сравнили наблюдаемую скорость усиления в Арктике со скоростью, полученной с помощью современных климатических моделей, и обнаружили, что наблюдаемый четырёхкратный темп потепления за 1979–2021 гг. чрезвычайно редко воспроизводится в модельных расчётах. Наблюдаемые и смоделированные темпы усиления лучше согласуются друг с другом, если рассчитываются за более длительный период; однако сравнение затруднено из-за неточностей наблюдений до 1979 г. Эти результаты показывают, что недавнее четырёхкратное потепление в Арктике либо является крайне экстремальным, либо климатические модели систематически склонны недооценивать усиление.

Относительно хорошо известно, что изменение климата может влиять на патогенные заболевания человека; однако полная степень этого риска по-прежнему плохо поддаётся количественной оценке. Здесь проведён систематический поиск эмпирических примеров воздействия десяти климатических опасностей, чувствительных к выбросам парниковых газов, на каждое известное патогенное заболевание человека. Обнаружено, что 58% (то есть 218 из 375) инфекционных заболеваний, с которыми сталкивается человечество во всём мире, в какой-то момент усугублялись климатическими опасностями; 16% были в разы уменьшены. Эмпирические исследования выявили 1006 уникальных путей, по которым климатические опасности посредством различных типов передачи приводили к патогенным заболеваниям. Патогенные заболевания человека и пути передачи, усугубляемые климатическими опасностями, слишком многочисленны для всесторонней социальной адаптации, что подчёркивает настоятельную необходимость работать над источником проблемы: сокращением выбросов парниковых газов.