Климатический центр Росгидромета

Новости

Nature Reviews Earth & Environment: Мониторинг качества прибрежных вод по спутниковым данным

 

Мониторинг качества прибрежных вод необходим для отслеживания и смягчения последствий выбросов сточных вод, разливов нефти, повышения температуры поверхности моря и вредоносного цветения водорослей. Одним из способов измерения параметров качества воды является прямой отбор проб воды в полевых условиях. Тем не менее, такой отбор часто занимает много времени, средств и труда, а в странах с низким и средним уровнем дохода собирается мало данных.
Дистанционное зондирование с помощью мульти- и гиперспектральных спутников служит для расширения наборов полевых данных, предоставляя данные с более высоким временным и пространственным разрешением. Спутники обычно вращаются вокруг Земли, некоторые из них ежедневно проходят над определённой областью, и используют датчики для сбора электромагнитного излучения, отражённого от суши и океанов. Видимое и ближнее инфракрасное излучение являются наиболее актуальными для мониторинга качества прибрежных вод. Изображения обрабатываются для маскировки облаков и солнечных бликов, сводя к минимуму или устраняя атмосферные эффекты, влияющие на отражательную способность воды. Затем применяются компьютерные алгоритмы для оценки параметров качества воды на основе скорректированных данных отражательной способности. Эти алгоритмы могут быть простыми для реализации эмпирических или полуэмпирических формул, откалиброванных для конкретных регионов, что часто предпочтительнее для индивидуальных особенностей побережья или сложных мутных вод. Подходы машинного обучения и глубокого обучения выгодны, поскольку они могут количественно объединять спутниковые данные, выходные данные моделей и метеорологические переменные в выходные данные.
Дистанционное зондирование с помощью спутников быстро становится мощным инструментом для мониторинга таких параметров, как температура поверхности моря, мутность и уровни хлорофилла-а, что позволяет отслеживать потепление океана и вредоносное цветение водорослей в больших регионах. Для стран с ограниченными ресурсами, таких как страны Латинской Америки, эти данные дистанционного зондирования могут быть единственным существенным набором данных. С 2020 года наборы спутниковых данных успешно используются для регистрации улучшений качества воды в прибрежных районах во время карантина из-за COVID-19, в том числе вокруг Белиза в Центральной Америке. Текущие результаты с использованием данных дистанционного зондирования используются для планирования будущих спутниковых миссий, таких как миссия PACE (Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem), её запуск запланирован на начало 2024 года. Эта миссия позволит различать волны разных типов с высокой точностью.


Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-022-00337-1

Печать

Nature Communications: Глобальный энергетический спектр общей океанической циркуляции 

 

Появление спутниковой альтиметрии привлекло внимание к повсеместному распространению мезомасштабных вихрей размером O (100) км, которые являются океаническим аналогом погодных систем и часто рассматриваются как спектральный пик кинетической энергии. Тем не менее, понимание пространственных масштабов океана было получено в основном из анализа Фурье в небольших «репрезентативных» регионах, не способных охватить обширный динамический диапазон планетарных масштабов. Авторы использовали метод грубой детализации для анализа масштабов, намного больших, чем те, которые рассматривались ранее. Спектры, охватывающие более трёх десятилетий, показывают Антарктическое циркумполярное течение как спектральный пик глобальной внетропической циркуляции, на ≈ 104 км, и ранее не наблюдавшееся распределени по степенному закону в масштабах более 103 км. Меньший спектральный пик существует на  ≈ 300 км, связанный с мезомасштабами, которые из-за их более широкого разброса в пространстве волновых чисел составляют более 50% поверхностной кинетической энергии в глобальном масштабе. Сезонные циклы масштабов длин демонстрируют характерное время задержки ≈ 40 дней на октавную полосу шкал длины, так что в обоих полушариях кинетическая энергия на 102 км достигает пика весной, а кинетическая энергия на 103 км — в конце лета. Эти результаты открывают новое окно для понимания мультимасштабной океанической циркуляции в климатической системе Земли, включая самые крупные планетарные масштабы.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-33031-3

Печать

ВМО: В Бюллетене ВМО по качеству воздуха и климату внимание уделяется воздействиям лесных пожаров

Повышение риска «климатического наказания» в результате загрязнения и изменения климата

Ожидаемое увеличение частоты, интенсивности и продолжительности волн тепла и связанное с этим увеличение количества лесных пожаров в этом столетии, вероятно, приведут к ухудшению качества воздуха, нанося вред здоровью человека и экосистемам. Согласно новому докладу Всемирной метеорологической организации (ВМО) взаимодействие между загрязнением и изменением климата подвергнет дополнительному «климатическому наказанию» сотни миллионов людей.
В ежегодном Бюллетене ВМО по качеству воздуха и климату сообщается о состоянии качества воздуха и его тесной взаимосвязи с изменением климата. В бюллетене рассматривается ряд возможных последствий для качества воздуха при сценариях с высоким и низким уровнем выбросов парниковых газов.
Бюллетень ВМО по качеству воздуха и климату 2022 г. посвящен, в частности, воздействию дыма от лесных пожаров в 2021 году. Как и в 2020 году, жаркие и засушливые условия усугубили проблему распространение лесных пожаров на западе Северной Америки и в Сибири, вызвав повсеместное повышение уровня содержания мелких твердых частиц (PM2.5), наносящих вред здоровью.
«По мере нагревания земного шара ожидается увеличение количества лесных пожаров и связанного с этим загрязнения воздуха даже при сценарии с низким уровнем выбросов. Помимо воздействия на здоровье человека это также окажет негативное влияние на экосистемы, поскольку загрязнители воздуха оседают из атмосферы на поверхность Земли», — говорит Генеральный секретарь ВМО проф. Петтери Таалас.
«Мы видели это на примере волн тепла в Европе и Китае в этом году, когда стабильно высокие показатели атмосферных условий, солнечный свет и низкая скорость ветра способствовали высокому уровню загрязнения», — отметил проф. Таалас.
«Это предвестие будущего, потому что мы ожидаем дальнейшего увеличения частоты, интенсивности и продолжительности волн тепла, что может привести к еще большему ухудшению качества воздуха — явлению, известному как «климатическое наказание», — сказал он.
«Климатическое наказание» относится непосредственно к усилению влияния изменения климата на образование приземного озона, который негативно влияет на воздух, которым дышат люди. В регионах с наиболее суровым прогнозируемым климатическим наказанием — в основном в Азии — проживает примерно четверть населения Земли. Изменение климата может усугубить случаи катастрофического загрязнения приземным озоном, что приведет к пагубному воздействию на здоровье сотен миллионов людей.
Бюллетень по качеству воздуха и климату, второй в ежегодной серии, и сопровождающая его анимация об осаждении загрязняющих веществ из атмосферы были опубликованы в преддверии Международного дня чистого воздуха для голубого неба 7 сентября. Тема мероприятия этого года, проводимого по инициативе Программы ООН по окружающей среде, — «Воздух, которым мы дышим» — посвящена трансграничному характеру загрязнения воздуха и указывает на необходимость коллективных действий.
Бюллетень подготовлен на основе информации, полученной от экспертов сети Глобальной службы атмосферы ВМО, которая отслеживает качество воздуха и концентрации парниковых газов и поэтому может дать количественную оценку эффективности политики, направленной на ограничение изменения климата и улучшение качества воздуха.
Качество воздуха и климат взаимосвязаны, поскольку химические соединения, которые приводят к деградации качества воздуха, обычно выбрасываются вместе с парниковыми газами. Таким образом, изменения в одном неизбежно влекут за собой изменения в другом. Так, при сжигании ископаемого топлива (основной источник диоксида углерода (CO2)) в атмосферу также выбрасывается оксид азота (NO), который может вступать в реакцию с солнечным светом и приводить к образованию озона и нитратных аэрозолей.
Качество воздуха, в свою очередь, влияет на здоровье экосистем через атмосферное осаждение (когда загрязнители воздуха оседают из атмосферы на поверхность Земли). Осаждение азота, серы и озона может негативно влиять на услуги, предоставляемые природными экосистемами, такие как чистая вода, биоразнообразие и хранение углерода, а также может влиять на урожайность в сельскохозяйственных системах.

Лесные пожары в 2021 году

Служба мониторинга атмосферы в рамках программы «Коперник» Европейского союза проводит измерение глобального содержания твердых частиц. PM2.5 (т. е. твердые частицы диаметром 2,5 микрометра или меньше) представляют серьезную опасность для здоровья при вдыхании в течение длительного времени. Источниками являются выбросы от сжигания ископаемого топлива, лесные пожары и разносимая ветром пустынная пыль.
Интенсивные лесные пожары привели к аномально высоким концентрациям PM2.5 в Сибири и Канаде, а также на западе США в июле и августе 2021 г. Концентрация PM2.5 в Восточной Сибири достигла уровня, ранее не наблюдавшегося, что было обусловлено в основном повышением температур и сухостью почвы.
Ежегодные суммарные расчетные выбросы на западе Северной Америки вошли в пятерку самых высоких за период с 2003 по 2021 годы, при этом концентрации PM2.5 значительно превысили пределы, рекомендованные Всемирной организацией здравоохранения.
В глобальном масштабе наблюдения за ежегодной общей площадью выжженных земель показывают тренд на снижение за последние два десятилетия за счет уменьшения количества пожаров в саваннах и на лугопастбищных угодьях (Бюллетень ВМО по аэрозолям 2021 г.). Однако в континентальном масштабе в некоторых регионах наблюдаются тренды на увеличение, включая западную часть Северной Америки, Амазонию и Австралию.

Будущие сценарии

Шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) (ОД6) содержит сценарии эволюции качества воздуха по мере повышения температуры в XXI веке. По содержащимся в нем оценкам, вероятность случаев катастрофических лесных пожаров, подобных тем, которые наблюдались в центральной части Чили в 2017 году, в Австралии в 2019 году или на западе США в 2020 и 2021 годах, к концу этого столетия, по-видимому, возрастет на 40–60 % при сценарии с высоким уровнем выбросов и на 30–50 % при сценарии с низким уровнем выбросов.
Если выбросы парниковых газов останутся высокими, вследствие чего глобальная температура повысится на 3°C по сравнению с доиндустриальными уровнями ко второй половине XXI века, ожидается, что уровни приземного озона повысятся в сильно загрязненных районах, особенно в Азии. Это, в частности, подразумевает увеличение на 20 % в Пакистане, северной части Индии и Бангладеш и на 10 % в восточной части Китая. Большая часть увеличения содержания озона будет связана с увеличением выбросов от сжигания ископаемого топлива, но примерно пятая часть этого увеличения будет связана с изменением климата, которое, скорее всего, будет проявляться за счет увеличения волн тепла, которые усугубляют случаи катастрофического загрязнения воздуха. Поэтому волны тепла, которые становятся все более распространенными из-за изменения климата, скорее всего, будут продолжаться, что приведет к деградации качества воздуха.
Прогнозируемые изменения уровней приземного озона, вызванные только изменением климата, в конце XXI века (2055–2081 гг.), если глобальная средняя приземная температура будет на 3,0°C выше средней температуры конца XIX века (1850–1900 гг.).
Сценарий углеродно-нейтральных выбросов во всем мире мог бы ограничить в будущем возникновение случаев экстремального загрязнения воздуха озоном. Это связано с тем, что усилия по смягчению воздействий изменения климата за счет отказа от сжигания ископаемого топлива (на основе углерода) также приведут к сокращению большинства антропогенных выбросов газов-предшественников озона (в частности, оксид азота (NOx), летучие органические соединения и метан).
Твердые частицы, обычно называемые аэрозолями, имеют сложные характеристики, благодаря которым они могут либо охлаждать, либо нагревать атмосферу. Высокое содержание аэрозолей — и, следовательно, плохое качество воздуха — способно охлаждать атмосферу, отражая солнечный свет обратно в космос или поглощая солнечный свет в атмосфере, в результате чего он так и не достигает земли.
МГЭИК предполагает, что низкоуглеродный сценарий будет связан с небольшим краткосрочным потеплением, предшествующим снижению температуры. Это связано с тем, что эффект от снижения содержания аэрозольных частиц, т. е. от уменьшения количества солнечного света, отражаемого в космос, почувствуется в первую очередь, в то время как стабилизация температуры в ответ на сокращение выбросов диоксида углерода займет больше времени. Однако естественные выбросы аэрозолей (например, пыль, дым от лесных пожаров), вероятно, увеличатся в более теплой и засушливой среде из-за условий опустынивания и засухи и могут свести на нет некоторый эффект от сокращения аэрозолей, образующихся в результате деятельности человека.
Будущий мир, который следует сценарию с низким уровнем выбросов углерода, мог бы также извлечь пользу из уменьшения осаждения соединений азота и серы из атмосферы на поверхность Земли, где они могут нанести ущерб экосистемам. Реакция качества воздуха и здоровья экосистем на предлагаемые будущие сокращения выбросов будет отслеживаться станциями ВМО по всему миру, что позволит дать количественную оценку эффективности политики, направленной на ограничение изменения климата и улучшение качества воздуха. Поэтому ВМО продолжит проводить работу с широким кругом партнеров, включая Всемирную организацию здравоохранения и Службу мониторинга атмосферы в рамках программы «Коперник» ЕС, для мониторинга и смягчения воздействий. 
Всемирная метеорологическая организация — авторитетный источник информации в системе Организации Объединенных Наций по вопросам погоды, климата и воды.

Ссылка: https://public.wmo.int/ru/media/%D0%BF%D1%80%D0%B5%D1%81%D1%81-%D1%80%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D1%8B/%D0%B2-%D0%B1%D1%8E%D0%BB%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%B5-%D0%B2%D0%BC%D0%BE-%D0%BF%D0%BE-%D0%BA%D0%B0%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D1%83-%D0%B2%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D1%83%D1%85%D0%B0-%D0%B8-%D0%BA%D0%BB%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D1%82%D1%83-%D0%B2%D0%BD%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D1%83%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8F%D0%B5%D1%82%D1%81%D1%8F-%D0%B2%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B8%D1%8F%D0%BC 

Печать

ВЭФ: Климатическая Повестка: Вызовы и возможности в новой реальности

 

Ключевые выводы

Климатическая повестка остается актуальной вне зависимости от контекста

«Очевидно, что климатическая повестка глобальна и долгосрочна… Ее главные черты стали вполне определенными в конце прошлого года — не когда подписывалось Парижское соглашение, а во время конференции в Глазго, когда все крупные страны сделали заявление о стремлении достичь углеродной нейтральности примерно за 50 лет, то есть к 60-м—70-м годам», — директор климатической программы Всемирного фонда дикой природы Алексей Кокорин.

«Отношение компаний к повестке: они сейчас все осмысливают новую ситуацию, свое отношение к повестке. Оно довольно сильно отличается и зависит от контекста, в котором работает компания, — это, прежде всего, индустрия, связь с внешними рынками или отсутствие связи. Это источники финансирования компании внутри или вовне», — генеральный директор Национального Альянса по вопросам социальной и экологической ответственности, корпоративного управления и устойчивого развития Андрей Шаронов.

«Тема осталась актуальна, безусловно. Она ни в коей мере не потеряла свою актуальность. Безусловно, и поставленные цели про углеродную нейтральность на 2060 год тоже никуда не ушли и тоже на самом деле являются абсолютно достижимыми», — генеральный директор ООО «Сибирская генерирующая компания»; член совета директоров, АО «СУЭК» Степан Солженицын.

«Реальность действительно изменилась, но климат — вещь глобальная, как и экология в целом. Климат — это часть экологической повестки… Продукция, которая будет производиться, например, на нашем комбинате, ориентирована на экспорт, и запрос на снижение углеродного следа сохранится», — заместитель генерального директора по устойчивому развитию и корпоративным вопросам ООО «Удоканская медь» Юлия Шабала.

Вопросы климата не должны решаться прямо сейчас, повестка предполагает долгосрочный план

«Резкого снижения выбросов и не планировалось. Откуда следует, что отката нет, потому что и накат не планировался. Никаких резких действий никто предпринимать не собирался», — директор климатической программы Всемирного фонда дикой природы Алексей Кокорин.

«Подошла национальная нормативная база, которая обязывает компании следовать этому тренду, этой повестке. И Россия взяла на себя обязательства углеродной нейтральности к 60-му году. С другой стороны, этот процесс только-только начинается, он не регламентирован. И сказать, что национальные нормы накладывают очень жесткие требования следовать этой повестке прямо сейчас, было бы большим преувеличением», — генеральный директор Национального Альянса по вопросам социальной и экологической ответственности, корпоративного управления и устойчивого развития Андрей Шаронов.

ПРОБЛЕМЫ

Бизнес будет испытывать давление в части ESG со стороны своих зарубежных партнеров

«Разворот на Восток, на Азию, на Ближний Восток сопряжен с тем, что компании столкнутся с национальными требованиями… Требования точно не нулевые… Можно сказать, что требования Гонконгской биржи к эмитентам, которые размещают свои бумаги там, выглядят жестче, чем требования Лондонской биржи по критериям ESG. Этот фактор сохраняется, фактор внешнего давления именно с точки зрения нормативов», — генеральный директор Национального Альянса по вопросам социальной и экологической ответственности, корпоративного управления и устойчивого развития Андрей Шаронов.

«Достижение (климатических целей — ред.) особенно важно России сегодня, потому что это важно всем нашим торговым партнерам. Это актуально для всей Азии, для Ближнего Востока, Африки, Южной Америки… Это важно, в свою очередь, потому что, если посмотреть на весь мир и на каждую страну и ее подходы, мы увидим, что подходы самые разные», — генеральный директор ООО «Сибирская генерирующая компания»; член совета директоров, АО «СУЭК» Степан Солженицын.

Компаниям не хватает поддержки климатических проектов

«Мы настороженно смотрим на такие простые решения, как «обременении вас налогом или любым механизмом, и это должно вас стимулировать к выгодным проектам». Это не работает так. Если поддерживать климатические проекты, потенциал у России может быть огромный: от 500 до 900 миллионов тонн CO2 эквивалентом мог бы быть», — генеральный директор ООО «Сибирская генерирующая компания»; член совета директоров, АО «СУЭК» Степан Солженицын.

«Для нас это задача, которую мы и так дальше двигаем. Но когда мы говорим: дайте нам поддержку, чтобы мы могли еще более эффективно это развивать, здесь мы натыкаемся на какую-то стенку ступора… Получается, что мы создаем систему либо штрафов, либо еще чего-то. А там, где нужно добавить, у нас денег почему-то нет», — член правления, первый заместитель генерального директора ПАО «РусГидро» Роман Бердников.

В России пока слабо развивается потенциал водных ресурсов

«Гидропотенциал — это, прежде всего, самая чистая электроэнергия среди существующих, но мы упорно его не развиваем. Если брать мир, мир об этом уже не говорит, потому что мир это уже освоил: 75-80% гидропотенциала использует Европа. Самый низкий потенциал освоения, по-моему, в Бразилии — до 50, а все остальные выше 50. Наша страна: общая мощность гидроэлектростанций — это 50 гигаватт. Например, установленная мощность гидроэлектростанций Швейцарии — 17 гигаватт. Разница в три раза, только территория Швейцарии в 400 раз меньше, чем России», — член правления, первый заместитель генерального директора ПАО «РусГидро» Роман Бердников.

«Безусловно ГЭС с точки зрения безуглеродного развития — это один из основных источников. И, к сожалению, меры стимулирования собственников не только строить их, но и модернизировать существующие гидростанции сейчас отсутствуют. Думаю, нам необходимо сформулировать механизмы поддержки, хотя бы модернизации существующих гидроростанций, особенно небольших, может быть, мощностью до 100 мегаватт, которые далеко не все находятся в хорошем состоянии», — генеральный директор ООО «Н2 Чистая Энергетика» Алексей Каплун.

РЕШЕНИЯ

Климатические вопросы потребуют изменений в бизнес-процессах и помощи в адаптации населения

«Без адаптации не обойтись, и очень серьезной адаптации. И, возможно, дорогостоящей. Адаптации не только вашей непосредственной деятельности, но помощи бизнеса в адаптации жизни местного населения, природе в широком смысле слова», — директор климатической программы Всемирного фонда дикой природы Алексей Кокорин.

«Для бизнеса на Дальнем Востоке это особенно актуально. На Дальнем Востоке большие территории, которые находятся в вечной мерзлоте. Реализация строительства больших промышленных объектов в условиях вечной мерзлоты требует особого внимания при меняющемся климате. Те звоночки тревожные, которые уже звучат о техногенных авариях, о протаивании грунтов, заставляют проекты, которые находятся, в том числе, в стадии реализации — как, например, проект строительства Удоканского ГМК — мы только завершаем строительство, но мы уже понимаем, что адаптация к климатическим изменениям возможным… уже надо об этом думать… Вторая часть адаптации — это обеспечить адаптацию жителей региона присутствия к возможным изменениям. Это участившиеся наводнения, пожары», — заместитель генерального директора по устойчивому развитию и корпоративным вопросам ООО «Удоканская медь» Юлия Шабала.

Странам мира нужно синхронизировать подходы к контролю климатических изменений внутри и между собой

«Это взаимодействие двустороннее на уровне правительства организовано должно быть. Этот тот запрос от государства, чтобы мы не жили в двух реальностях: что-то контролируем по методике и измеряем российской, верифицируем, какую-то создаем систему и живем еще в параллельной реальности создания второй системы учета. Это и трудозатратно, и, наверное, большого смысла не имеет, потому что экспортная продукция должна быть верифицирована по каким-то единым стандартам», — заместитель генерального директора по устойчивому развитию и корпоративным вопросам ООО «Удоканская медь» Юлия Шабала.

«Сейчас, надеюсь, что будет у нас принята концепция низкоуглеродного развития. Будем ожидать, какие меры поддержки там будут. Но в любом случае они должны быть, если они все-таки будут, синхронизированы с общей климатической повесткой. Должна быть единая логика страновая по достижению всех целей, венцом которой будет являться безуглеродность к 60-му году», — генеральный директор ООО «Н2 Чистая Энергетика» Алексей Каплун.

«У нас есть процесс внедрения отечественных энергетических сертификатов, который сейчас будет проходить финальные чтения в Госдуме и в какой-то момент будет внедряться. С нашей стороны мы крайне заинтересованы в том, чтобы со стороны государства была готовность при внедрении системы оборота этих сертификатов максимально эту систему привязать к международным стандартам. Без такой привязки вопрос верификации и зачета этих сертификатов вне России будет фактически невозможен», — член совета директоров ПАО «Полюс» Виктор Дроздов.

«Для того, чтобы климатические проекты были действительно интересны бизнесу, наверное, допуск верификаторов стран-партнеров — это важная мера, которую следует рассматривать. Второй вопрос: сейчас методология реализации климатического проекта разрабатывается, как мы знаем, и определяются его исполнители. Наверное, следует рассмотреть возможность утверждения методологической базы конкретных видов климатических проектов с участием аккредитованных верификаторов и, например, на базе механизма чистого развития», — генеральный директор АНО «Центр международных и сравнительно-правовых исследований» Екатерина Салугина-Сороковая.

Во главе угла при реализации климатической программы должен стоять человек

«На первый план выходят добровольные действия по ESG, а значит, что очень важные социальные, экологические параметры. Как проект помогает жизни местного населения, как проект помогает природе в общем смысле слова», — директор климатической программы Всемирного фонда дикой природы Алексей Кокорин.

«Для нас вся история про климат, климатическая программа — это путь к повышению эффективности, к чистой экономике и, соответственно, к новому качеству жизни. Поэтому для нас стимул не столько внешний, особенно в сегодняшних реалиях, мы ориентируемся на клиента. Бизнес на своего клиента, органы власти на человека. В этом смысле нам нужно действовать исходя из своих интересов и сложить именно ту систему и квотирования, и стимулирования бизнеса, и его поддержки исходя из тех целей, который перед собой ставят страна, регион и компания. Только такое развитие в общих интересах будет устойчивым», — исполняющая обязанности Министра экологии и устойчивого развития Сахалинской области Милена Милич.

 

Ссылка: https://forumvostok.ru/news/klimaticheskaja-povestka-vyzovy-i-vozmozhnosti-v-novoj-realnosti/ 

Печать

Nature Communications: Факторы и распределение глобального поглощения тепла океаном за последние полвека  

 

С 1970-х годов океан поглощал почти всю дополнительную обусловленную парниковым потеплением энергию в системе Земля. Однако редкие наблюдения ограничивают наши знания о том, где происходило поглощение тепла океаном и где это тепло хранится сегодня. Авторы использовали основанную на данных реанализа модель океанско-морского льда, улучшающую более ранние подходы, чтобы исследовать последние тренды поглощения тепла океаном по бассейнам и отдельно связанные с трендами приземного ветра, термодинамическими свойствами (температурой, влажностью и излучением). Ветер и термодинамические изменения объясняют ~50% глобального поглощения тепла океаном, в то время как тенденции воздействия Южного океана могут охватывать почти всё глобальное поглощение тепла океаном. Это поглощение обеспечивается за счёт низких температур поверхности моря и ощутимого притока тепла, когда термодинамические свойства атмосферы остаются фиксированными, в то время как при фиксированных ветрах преобладает нисходящее длинноволновое излучение. Эти результаты устраняют давние ограничения в моделировании океанского и морского льда за несколько десятилетий для согласования оценок поглощения тепла океаном, его переноса и сохранения.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-32540-5

Печать

PNAS: Атмосферное воздействие доминирует в зимней изменчивости морского льда Баренцева и Карского морей в масштабах от межгодового до десятилетнего

 

Недавние сокращение и изменчивость арктического зимнего морского льда рассматривается как комбинированная реакция на океанические и атмосферные процессы. Оценить относительную важность этих процессов сложно из-за сильной связи между океаном и атмосферой. Здесь показано, что изменчивость зимнего морского льда в Баренцевом и Карском морях в основном обусловлена атмосферными, а не океаническими процессами. Увеличение переноса атмосферного тепла и влаги в этот район усиливает нисходящее длинноволновое излучение, способствуя потеплению и сокращению морского льда. Эти результаты подтверждают важность атмосферных процессов для изменчивости и изменений арктического зимнего морского льда и имеют потенциальное влияние на климат и окружающую среду в Арктике и за её пределами. 

В последние два десятилетия наблюдались резкое сокращение и сильная годовая изменчивость арктического зимнего морского льда, особенно в Баренцевом и Карском морях, - изменения, связанные с погодой и климатом в крайних средних широтах. Было высказано предположение, что эти изменения зимнего морского льда в значительной степени связаны с комбинированным воздействием океанических и атмосферных процессов, но относительная важность этих процессов точно не установлена. Здесь исследована роль структуры атмосферной циркуляции в изменчивости и трендах зимнего морского льда в Баренцевом и Карском морях на основе наблюдений и результатов моделирования климата. Обнаружено, что изменчивость зимнего морского льда в Баренцевом и Карском морях в основном обусловлена ​​сильной антициклонической аномалией над регионом, которая объясняет более 50% межгодовой изменчивости сплочённости морского льда региона. Недавняя интенсификация антициклонической аномалии нагрела и увлажнила нижние слои атмосферы над Баренцевым и Карским морями за счёт переноса к полюсу влажно-статической энергии и локальных процессов, что привело к увеличению нисходящей длинноволновой радиации. Эти результаты показывают, что наблюдаемая изменчивость зимнего морского льда в Баренцевом и Карском морях в основном обусловлена ​​атмосферными, а не океаническими процессами, и указывают на постоянную роль атмосферного воздействия в будущей потере арктического зимнего морского льда.

 

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2120770119

Печать

Nature Geoscience: Выбросы CO2 и CH4 из водохранилищ и их влияние на климат в период 1900–2060 гг.

 

Водохранилища необходимы для жизни людей, но их глобальный углеродный след значителен (0,73–2,41 Пг CO2-экв. год–1). Тем не менее, временна́я эволюция выбросов углерода из резервуаров и их вклад в антропогенное радиационное воздействие остаются неопределёнными. Авторы количественно оценивают долгосрочную историческую и будущую эволюцию (1900–2060 гг.) совокупной глобальной площади резервуаров, выбросов углекислого газа и метана и результирующего радиационного воздействия. Показано, что глобальные выбросы углерода из водохранилищ достигли своего пика в 1987 г. (4,4 Tmol C год-1) и с тех пор снижаются, в основном из-за уменьшения выбросов углекислого газа по мере старения водохранилищ. Однако соответствующее радиационное воздействие продолжает расти из-за продолжающегося увеличения выбросов метана из водохранилищ, на долю которых приходилось 5,2% глобальных антропогенных выбросов СН4 в 2020 году. По авторским оценкам, в будущем выбросы метана и поток дегазации составят >75 % радиационного воздействия, вызванного водохранилищами, что делает это ключевыми целями для лучшего понимания и смягчения последствий.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-022-01004-2

Печать

Nature Climate Change: Ослабление изменчивости атлантического Эль-Ниньо в условиях глобального потепления  


Атлантическое Эль-Ниньо является одной из наиболее важных структур межгодовой изменчивости тропического климата, но то, как изменение климата влияет на эту структуру, не очень хорошо известно из-за больших погрешностей климатических моделей. Здесь показано, что самые современные климатические модели надёжно предсказывают ослабление атлантического Эль-Ниньо в ответ на глобальное потепление, в основном из-за разделения колебаний подповерхностной и поверхностной температуры по мере нагревания верхней экваториальной части Атлантического океана. Это ослабление предсказывается большинством (> 80%) моделей в CMIP5 и CMIP6 при сценариях самых высоких выбросов. Эти результаты указывают на снижение изменчивости к концу века на 14% и на целых 24–48% при учёте модельных ошибок с использованием простого анализа возникающих ограничений. Такое ослабление изменчивости атлантического Эль-Ниньо потенциально повлияет на климатические условия и точность сезонных прогнозов во многих регионах.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-022-01453-y

Печать

Nature Communications: Глубокое обучение для двенадцатичасовых прогнозов осадков 


Существующие модели прогнозирования погоды основаны на физике и используют суперкомпьютеры для прогнозирования эволюции атмосферы. Для более качественных прогнозов, основанных на физике, требуются улучшенные модели атмосферы, которые, возможно, трудно развивать или увеличить их разрешение, лежащее в основе моделирования, что может быть непомерно сложным с вычислительной точки зрения. Появляющийся класс моделей погоды, основанный на нейронных сетях, преодолевает эти ограничения, изучая необходимые преобразования данных (вместо того, чтобы полагаться на закодированную вручную физику) и эффективно работая параллельно. Авторы представляют нейронную сеть, способную прогнозировать осадки с высоким разрешением до 12 часов вперёд. Модель предсказывает исходные целевые показатели осадков и опережает современные модели, основанные на физике, в настоящее время работающие в континентальной части США, на срок до 12 часов. Результаты представляют собой существенный шаг к проверке нового класса нейронных моделей погоды.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-32483-x

Печать

Nature: Эпические лесные пожары в Австралии расширили озоновую дыру и вызвали глобальную жару  

 

Дым от беспрецедентных пожаров 2020 года повысил температуру в стратосфере в некоторых местах на 3°C.  

Исследование показало, что дым от интенсивных лесных пожаров, бушевавших на юго-востоке Австралии в 2019–2020 гг., вызвал резкое повышение температуры атмосферы и, вероятно, увеличил дыру в озоновом слое1

Экстремальная засуха 2019 года привела к беспрецедентной интенсивности лесных пожаров, которые опалили более 5,8 млн га. Помимо причинения катастрофического ущерба, пожары породили столбы дыма, поднявшиеся в атмосферу и повысившие температуру в нижних слоях стратосферы над Австралией на 3°C. В глобальном масштабе температура в нижних слоях стратосферы повысилась на 0,7°C — это самый большой рост после извержения вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году, когда в атмосферу попал шлейф пепла, говорится в исследовании, опубликованном в Scientific Reports 25 августа. Повышение температуры продолжалось около четырёх месяцев. 

Эффект «был эквивалентен типу удара, который мы наблюдаем при умеренном извержении вулкана», — говорит ученый-палеоклиматолог Нерили Абрам (Nerilie Abram) из Австралийского национального университета в Канберре. «То, что мы узнаём о масштабах этих пожаров, удивительно». 

Дым в стратосфере  

Стратосфера находится на высоте от 10 до 50 километров над поверхностью Земли. Частицы дыма обычно не попадают в стратосферу, но дым от пожаров в Австралии достиг высоты более 35 километров из-за необычных, вызванных огнём пирокумуло-дождевых облаков. Эти пропитанные дымом грозовые облака содержат много чёрного углерода, который поглощает тепло и поднимается в нижнюю стратосферу, как воздушный шар, говорит соавтор исследования Джим Хейвуд (Jim Haywood), изучающий атмосферу учёный из Эксетерского университета, Великобритания. Оказавшись там, чёрный углерод продолжает поглощать солнечный свет и нагревать воздух.

«Некоторые участки береговой линии были окутаны дымом в течение нескольких месяцев», — говорит Абрам. «Масштабы того сезона лесных пожаров просто зашкаливали». 

Хейвуд и его команда использовали данные полярно-орбитальных спутников и спутников дистанционного зондирования для наблюдения за изменениями в распределении частиц дыма в стратосфере и объединили эту информацию с оценками моделей климата. Они обнаружили, что воздействие частиц дыма на температуру стратосферы, предсказанное моделями, соответствует наблюдаемым скачкам температуры. По словам Хейвуда, в предыдущих исследованиях2 использовались модели для оценки продолжительности и степени потепления после пожаров, но это исследование включает глобальный анализ, окончательно связывающий повышение температуры с дымом от лесных пожаров. 

«Это действительно ещё один гвоздь в крышку гроба», — говорит Клэр Мерфи (Clare Murphy), атмосферный химик из Университета Вуллонгонга в Австралии. Она считает, что работа строится на более ранних исследованиях, «расширяя доказательства». 

Повреждённый озоновый слой 

Модели также показали, что химические реакции между дымом и озоном в атмосфере усугубили антарктическую озоновую дыру, увеличив её. «За год до пожаров у нас была крошечная озоновая дыра, — говорит Хейвуд. «В 2020 году мы были несколько ошеломлены, потому что там была очень, очень глубокая озоновая дыра». Он говорит, что дыра существовала около пяти месяцев. 

Истощение озонового слоя усиливает южный полярный вихрь, зона низкого давления и прохладного воздуха над Южным полюсом. Это создаёт петлю обратной связи: чем сильнее полярный вихрь, тем больше он истощает озоновый слой и тем дольше сохраняет дыру. Когда озоновый слой повреждается, больше солнечного излучения попадает на Землю, нанося вред окружающей среде и здоровью человека. Потепление в стратосфере также может привести к повреждению озонового слоя, изменив динамику атмосферы.

Как именно взаимодействуют дым лесных пожаров и озон, до сих пор остаётся загадкой из-за сложного химического коктейля в дыме. Ожидается, что изменение климата приведёт к увеличению частоты и силы лесных пожаров, поэтому Хейвуд подчёркивает, что важно определить, как дым и пожары повлияют на озоновый слой.

Цитируемые источники:
1DamanyPearce, L. et al. Sci. Rep. 12, 12665 (2022).
2Yu, P. et al. Geophys. Res. Lett. 48, e2021GL092609 (2021).

Ссылка: https://www.nature.com/articles/d41586-022-02782-w

Печать