Внезапная засуха, характеризующаяся необычно быстрым высыханием, может оказать существенное влияние на многие социально-экономические сектора, особенно на сельское хозяйство. Однако потенциальные изменения риска внезапных засух в условиях потепления климата остаются неизвестными. В этом исследовании прогнозируемые изменения частоты внезапных засух и риска от них для пахотных земель количественно оцениваются с использованием моделирования глобального климата. Авторы пришли к выводу, что частота возникновения внезапных засух, как ожидается, будет увеличиваться во всём мире во всех сценариях, при этом наиболее резкое увеличение будет наблюдаться в сценариях с более высоким радиационным воздействием и более широким использованием ископаемого топлива. Ожидается, что риск внезапных засух для пахотных земель возрастёт во всём мире, при этом наибольший рост прогнозируется в Северной Америке (изменение годового риска с 32% в 2015 г. до 49% в 2100 г.) и Европе (с 32% до 53%) при наиболее экстремальном сценарии выбросов. В то же время сценарии с низким и средним уровнем выбросов указывают на заметно меньший ежегодный риск внезапных засух на пахотных землях.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-023-00826-1

Возрастающее расхождение/несоответствие между метеорологическими показателями засухи, в основном из-за меняющихся климатических условий, поставило под сомнение их уместность в мониторинге и моделировании засух. В настоящем исследовании авторы попытались количественно оценить расхождение между широко используемыми индексами засухи, такими как стандартизированный индекс осадков (SPI), стандартизированный индекс осадков и эвапотранспирации (SPEI) и недавно разработанный стандартизированный индекс суммарных осадков (SNEPI), и проследили эволюцию этого расхождения/несоответствия. Наблюдалось постоянное присутствие усиленных экстремумов засухи в годовом расхождении SPEI с SPI и SNEPI, что вызывает сомнения в полезности традиционных индексов засухи для отражения меняющихся климатических характеристик. Сезонная дисперсия этого годового расхождения выявила сильный, доминирующий в пространстве и времени сигнал SNEPI о засухе в сезон дождей, который SPEI не удалось «распутать». Кроме того, атрибуционный анализ показал, что расхождения SPI-SPEI возникли под влиянием коротковолновых радиационных потоков. В дополнение к этому расхождение между SPEI и SNEPI обусловлено характеристиками влажных периодов, при этом взаимосвязь усиливается в сезон дождей и в зонах тропического климата. Все эти данные требуют необходимого учёта изменяющихся характеристик осадков, прежде чем использовать индексы засухи для оперативного использования, особенно в зонах с тропическим климатом.

Ссылка: https://www.researchgate.net/publication/370798875_Unraveling_the_pertinence_of_drought_indices_in_the_changing_climate

Сто девяносто три страны единогласно одобрили создание глобального механизма мониторинга выбросов парниковых газов. Об этом в среду сообщают из Всемирной метеорологической организации (ВМО).

Историческое решение было принято в связи с тем, что концентрация парниковых газов, удерживающих тепло, достигла рекордного уровня – «выше, чем когда-либо за последние 800 000 лет».

Данные с Земли и из космоса

Новый Глобальный механизм по отслеживанию выбросов парниковых газов будет сочетать данные наблюдений с Земли и из космоса с моделированием. Подобный подход, как считают эксперты, позволит зафиксировать более полную картину происходящего. При реализации проекта будет задействован опыт ВМО в области координации международного сотрудничества при прогнозировании погоды.
Как отмечают представители ВМО, обмен данными, осуществляемый в рамках поддержки Парижского соглашения по климату, будет «свободным и неограниченным».
По данным ВМО, в период с 1990 по 2021 год влияние на климат основных парниковых газов – углекислого газа, метана и закиси азота – выросло почти на 50 процентов.
«Согласно результатам исследований, концентрация парниковых газов находится на рекордном уровне, – сказал Генеральный секретарь ВМО Петтери Таалас. – Повышение уровня содержания углекислого газа с 2020 по 2021 год было выше, чем средние темпы роста за последнее десятилетие, а метан продемонстрировал самый большой скачок в годовом исчислении с момента начала измерений».

Исследования продолжаются

«Неопределенность все еще существует, особенно в том, что касается углеродного цикла океана, биосферы суши и районов вечной мерзлоты, – сказал Таалас. – Поэтому нам необходимо отслеживать выбросы парниковых газов в рамках интегрированной системы, чтобы иметь возможность учитывать природные источники и поглотители, как в том виде, в каком они функционируют в настоящее время, так и в том, как они будут меняться в результате изменения климата. Эта информация важна для реализации Парижского соглашения по климату».

«Исторический шаг»

Ларс Петер Рийшойгаард, заместитель директора ВМО по инфраструктуре, назвал решение метеорологического агентства ООН по проблеме смягчения последствий изменения климата «историческим шагом».
«Координируемый на международном уровне глобальный мониторинг парниковых газов, открытый для всех и действующий в соответствии с политикой ВМО по свободному и неограниченному обмену данными, предоставит ценную, своевременную и достоверную информацию о потоках парниковых газов сторонам РКИК ООН (Секретариат Конвенции ООН об изменении климата), что будет содействовать их усилиям по смягчению последствий изменения климата», – добавил он.
Рийшойгаард подчеркнул, что новый проект мониторинга получил «мощную поддержку со стороны научного сообщества и частного сектора».

Ссылка: https://news.un.org/ru/story/2023/05/1441357

Рост температуры поверхности может привести к повышенному испарению, снижению доступности почвенной влаги, более частым засухам и аномальной жаре. Пространственно-временное одновременное возникновение таких эффектов ещё больше способствует экстремальным аномалиям в продуктивности растительности и суммарном запасе углерода в грунте. Однако воздействие изменения климата на экстремальные значения суммарной биосферной продукции (СБП) в течение более длительных периодов времени неизвестно. Используя процентильный порог на кривой распределения вероятностей аномалий СБП, авторы вычислили отрицательные и положительные экстремумы СБП. Показано, что из-за потепления климата к концу 2100 года около 88% регионов мира будут испытывать больше отрицательных экстремальных значений СБП, чем положительных, что ускорит ослабление стока углерода на суше. Представленный анализ показывает, что частота отрицательных экстремумов, связанных со снижением биосферной продуктивности, выше, чем положительных, особенно в тропиках. Хотя ожидается, что общее воздействие потепления в высоких широтах повысит продуктивность растений и поглощение углерода, к концу XXI века высокотемпературные аномалии всё чаще будут вызывать отрицательные экстремальные значения СБП. Используя регрессионный анализ, авторы обнаружили, что аномалии влажности почвы являются наиболее доминирующим индивидуальным фактором экстремальных значений СБП. Комбинированный эффект жары, сухости и пожаров вызывал экстремальные явления более чем в 50% всех ячеек сетки. Большая доля отрицательных экстремальных значений СБП вызывает обеспокоенность по поводу того, способна ли Земля увеличить производство растительности с ростом населения и ростом спроса на растительный материал для производства продуктов питания, волокна, топлива и строительных материалов. Возрастающая доля отрицательных экстремальных значений СБП подчёркивает последствия не только снижения общей способности поглощения углерода, но и превращения суши в источник углерода.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/20/1829/2023/

В Арктике много водоёмов, а быстрое таяние многолетней мерзлоты дестабилизирует круговорот углерода и меняет гидрологию. Особенно важно количественно и точно масштабировать водные выбросы углерода в арктических экосистемах. Ставшие недавно доступными наборы данных дистанционного зондирования с высоким разрешением фиксируют физические характеристики арктических ландшафтов с беспрецедентным пространственным разрешением. Авторы демонстрируют, как модели машинного обучения могут использовать эти наборы пространственных данных для значительного повышения точности при масштабировании потоков CO₂ и CH₄ в водоёмах в дельте реки Юкон-Кускоквим на юго-западе штата Аляска. Обнаружено, что размер и контур водоёма являются надёжными предикторами выбросов CO₂ в водную среду, приписывая более двух третей влияния модели масштабирования. Небольшие водоёмы (<0,001 км²) были очагами выбросов, внося вклад в потоки, в несколько раз превышающие их относительную площадь, но составляли менее 5% от общего углеродного баланса. На малые и средние озёра (0,001–0,1 км²) приходится большая часть выбросов углерода из водоёмов. Выбросы CH₄ из водоёмов прогнозировались на основе сочетания растительного покрова водно-болотных экосистем и связанных с ними факторов, а также гидрологии водоразделов и отражательной способности поверхности водоёма, связанной с хромофорным растворённым органическим веществом. По сравнению с этим подходом машинного обучения, традиционные методы масштабирования, которые не учитывали соответствующие характеристики ландшафта, завышали выбросы CO₂ и CH₄ на 26-79% и 8-53% соответственно. Это исследование демонстрирует важность комплексного наземно-водного подхода для улучшения оценок и сокращения неопределённости при масштабировании выбросов углерода в Арктике.

Ссылка: https://www.researchgate.net/publication/370703841_Scaling_waterbody_carbon_dioxide_and_methane_fluxes_in_the_arctic_using_an_integrated_terrestrial-aquatic_approach

Планета находится на пути к достижению средней температуры 1,5ºC к 2030-ым годам, хотя новый отчёт предполагает, что один год, вероятно, пересечёт эту черту намного раньше.

Согласно отчёту Всемирной метеорологической организации, опубликованному 17 мая, существует 66-процентная вероятность того, что среднегодовая глобальная температура превысит доиндустриальные температуры на 1,5ºC в какой-то момент в течение следующих пяти лет. Достижение потепления на 1,5ºC за один год станет знаковым моментом для планеты, которая в 2022 году была примерно на 1,15ºC теплее, чем в доиндустриальные времена. Но это не совсем та веха, которую имеет в виду большинство людей, когда говорят о потеплении на 1,5ºC — для этого у нас, вероятно, есть около десяти лет.
Ключевая цифра 1,5ºC, которую часто называют желаемым «максимумом» планетарного потепления, взята из Парижского соглашения Организации Объединенных Наций 2015 года об изменении климата. В этом договоре провозглашалась цель удержания превышения средней глобальной температуры значительно ниже 2ºC относительно доиндустриального уровня с предпочтительным пределом 1,5ºC. Парижское соглашение, однако, относится к устойчивому среднему планетарному потеплению на 1,5ºC, а не только к среднему за один год, который сам по себе может быть аномально более жарким или холодным, чем долгосрочное среднее значение.
В Парижском соглашении не уточняется, что именно имелось в виду под потеплением на 1,5ºC, но в последнем отчёте первой рабочей группы Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), опубликованном в 2021 году, уточняется, что имеется в виду средняя точка первого 20-летнего периода, когда средняя глобальная температура приземного воздуха окажется на 1,5ºC выше, чем в среднем за 1850–1900 годы.
В 2018 году в специальном отчёте МГЭИК о потеплении на 1,5ºC было подсчитано, что мир, вероятно, достигнет порогового значения 1,5ºC на каком-то этапе между 2030 и 2052 годами. В 2021 году с использованием другой методологии - к началу 2030-ых годов. «Временные рамки становятся всё ближе и ближе», — говорит географ Уильям Солеки (William Solecki) из Городского университета Нью-Йорка, автор специального отчёта МГЭИК.
Масштабная двухлетняя «глобальная инвентаризация» прогресса в достижении целей Парижского соглашения подходит к концу и будет представлена на следующем заседании Рамочной конвенции ООН об изменении климата (COP28), которое начнётся 30 ноября. Пока инвентаризация обнаружила, что дела идут не очень хорошо. Для 50-процентной вероятности ограничения потепления до 1,5ºC, отмечается в документе об обзорном совещании, глобальные выбросы парниковых газов должны достичь пика до 2025 года; этого ещё не произошло, и национальных обязательств по выбросам недостаточно, чтобы удержать планету в рамках цели.

Чем ниже, тем лучше

Число 1,5ºC было выбрано в попытке ограничить серьёзность воздействия потепления с учётом таких факторов, как продовольственная безопасность и экстремальные погодные явления. Однако эксперты МГЭИК подчеркнули, что 1,5ºC не следует рассматривать как «ограждение», ниже которого всё будет хорошо, и отметили, что какой бы ни была температура, чем она ниже, тем лучше. «Очевидно, что существует континуум, — говорит Солецки. «Чем выше температура, тем хуже результат».
В отчёте МГЭИК за 2018 г. о потеплении на 1,5ºC отмечается, что последствия достижения этого порога могут включать: экстремально жаркие дни в средних широтах, которые на 3ºC теплее, чем в доиндустриальные времена; повышение уровня моря до трех четвертей метра к 2100 году; потеря более половины жизнеспособной среды обитания для 8% растений и 4% позвоночных; и сокращение ежегодного глобального вылова рыбы на 1,5 миллиона тонн.
В нём также отмечается, что, поскольку глобальное потепление происходит неравномерно, более одной пятой населения мира в настоящее время проживает в регионах, где потепление уже превышало 1,5ºC как минимум в один сезон.
Более важным, чем момент, когда Земля достигнет потепления на 1,5ºC, является то, при какой степени потепления планета достигнет своего пика и когда это произойдёт. «Каждая десятая градуса выше 2ºC свидетельствует о более устойчивых и системных воздействиях», — говорит Солецки.
Эти числа не будут очевидны в течение десятилетий. Согласно прогнозам МГЭИК на 2021 год для глобальной температуры при различных сценариях выбросов, пиковая температура может составлять 1,6ºC примерно в 2050 году (если к тому времени земной шар достигнет нулевого уровня выбросов), снижаясь до 1,4ºC к 2100 году; а при продолжающих расти и не достигших своего пика выбросах вырасти до 4,4ºC к 2100 году.
Следующие несколько лет могут привести к аномально высокому всплеску годовых температур по сравнению с более долгосрочными средними значениями благодаря ожидаемому явлению Эль-Ниньо — природному климатическому режиму, который приносит более высокие температуры в восточную часть Тихого океана и, как правило, нагревает всю планету. В апреле веб-сайт Carbon Brief, освещающий вопросы климата, подсчитал, что 2023 год обещает стать одним из шести самых жарких лет за всю историю наблюдений и, скорее всего, четвёртым самым жарким годом. А в апреле глобальный океан достиг самой высокой температуры с момента начала регистрации наблюдений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/d41586-023-01702-w

Корни растений и почвенные микроорганизмы ежегодно выделяют в девять раз больше углекислого газа (CO₂), чем в результате антропогенной деятельности. Таким образом, точные и частые измерения выбросов CO₂ из почвы необходимы для характеристики выбросов углерода и понимания связывания углерода в почве. Концентрации CO₂ можно непрерывно измерять с помощью автоматических камер, подключённых к инфракрасному газоанализатору (IRGA) или приборам для лазерной спектроскопии. Однако эти инструменты дороги, трудоёмки и громоздки при транспортировке.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-023-00435-8

Сегодня, 19 мая 2023 года, в Салехарде открыт первый пункт Государственной системы фонового мониторинга состояния многолетней мерзлоты. Комплексная сеть наблюдения за мерзлотой будет развернута на всей территории залегания криолитозоны, которая охватывает большую часть Российской Федерации. Оператором создания уникальной системы выступит Арктический и антарктический научно-исследовательский институт.
Скважина глубиной около 25 метров, внутри 32 датчика, расстояние между которыми от 10 сантиметров до 2 метров. Внутри находится блок регистрации, данные в режиме онлайн поступают в Центр мониторинга состояния многолетней мерзлоты Арктического и антарктического научно-исследовательского института. Всё оборудование отечественных производителей.
Большую помощь в организации работ оказало Правительство ЯНАО. Непосредственно бурение проводилось совместно с коллегами из ГАУ Научный Центр Изучения Арктики ЯНАО.
Сеть мониторинга на территориях залегания многолетнемерзлых грунтов будет включать 140 пунктов, производящих непрерывные автоматические измерения температуры мерзлоты на разных глубинах. Технологию обустройства термометрических скважин и передачи данных уже апробировали на территории российского крайнего севера и на архипелаге Шпицберген.
Система будет развернута на базе метеорологических станций Росгидромета, что позволит дополнить наблюдения за мерзлотой сопутствующими метеорологическими данными и существенно снизить издержки. Плотность распределения пунктов наблюдений соответствует рекомендациям Всемирной метеорологической организации по учету мерзлых пород. В этом году будет обустроено 20 пунктов наблюдения и 58 пунктов в 2024-м году. Полностью развернуть систему мониторинга планируется до конца 2025 года.
Создание Государственной системы фонового мониторинга состояния многолетней мерзлоты реализуется в рамках Важнейшего инновационного проекта государственного значения (ВИП ГЗ) «Единая национальная система мониторинга климатически активных веществ».
«Место открытия первого пункта выбрано не случайно – именно здесь, в Салехарде, на территории одной из старейших российских метеорологических станций, действующей с конца 19 века, мы начнём создание системы мониторинга мерзлоты. Учитывая, что криолитозона занимает 65% территории нашей страны, её изучение становится национальной задачей. Чтобы контролировать изменения теплового состава уже до конца 2025 года заработают 140 подобных станций», - заявил глава Минприроды России Александр Козлов.
«На Ямале многое делается для наблюдения за мерзлотой. Работает система геотехнического мониторинга состояния грунтов. Сегодня десятки домов оборудованы точными датчиками, что позволяет следить за состоянием мерзлоты и в случае изменений - своевременно реагировать. Мы создали первую в России научно-исследовательскую лабораторию криологии Земли и геотехнической безопасности, объявили гранты для учёных-мерзлотоведов, оснащаем лабораторию оборудованием, привлекаем специалистов со всей страны. Рад, что министр лично занимается этой темой. Планируем совместно развивать работу в этом направлении», - отметил губернатор Ямало-Ненецкого округа Дмитрий Артюхов.
«Комплексная сеть мониторинга обеспечит постоянный поток данных о состоянии многолетнемерзлых пород. Непрерывные измерения температуры позволят выявить зоны наибольшего таяния и риска для гражданских и промышленных объектов. Мы сможем оценить естественные выбросы углеводорода, чтобы конкретизировать процессы изменения климата в России. На основе полученной информации ученые смогут подготовить карты, отражающие динамику происходящих изменений мерзлоты и составить прогнозы о возможных последствиях для окружающей среды и возможностях социально-экономического развития этих территорий. Разработанная нами система мониторинга станет основой для проведения дальнейших геотехнических исследований. Полученные данные будут доступны для всех заинтересованных организаций. Это беспрецедентный проект, в котором заинтересованы сотни компаний и предприятий, работающих в России», - рассказал директор Арктического и антарктического научно-исследовательского института Александр Макаров.
Центр мониторинга состояния многолетней мерзлоты – структурное подразделение Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ), созданное в марте 2023 года. Центр обеспечивает организацию и функционирование сети пунктов наблюдений, приём, анализ и хранение данных, подготовку справочной и отчетной информации и передачу сведений в Единый государственный фонд данных о состоянии окружающей среды и ее загрязнений. На основе полученных данных о состоянии грунтов необходимо планировать следующий этап – проведение геотехнического мониторинга жилых, промышленных и инфраструктурных зданий и сооружений.

Ссылка: https://www.aari.ru/press-center/news/novosti-aari/v-rossii-nachalos-sozdanie-gosudarstvennoy-sistemy-fonovogo-monitoringa-merzloty

Растущей численности населения требуется больше еды и энергии, которые конкурируют на ограниченном пространстве… если только они этого не делают.
Представленная в 1980-х годах агроэлектроэнергетика (AЭ), представляет собой концепцию сочетания сельского хозяйства и производства солнечной энергии на одном и том же участке земли. Практики выращивают сельскохозяйственные культуры под солнечными панелями и могут контролировать массу и длину волны света, проходящего для фотосинтеза. Свет, который не нужен для фотосинтеза, может обеспечить производство чистой энергии. Между тем, когда растения производят фотосинтез, они теряют воду из-за транспирации. Эта потеря воды охлаждает воздух и повышает эффективность выработки энергии панелями. Это беспроигрышный сценарий — по крайней мере, в теории.
Однако серьёзные проблемы для AЭ препятствуют широкому внедрению. Один из насущных вопросов заключается в том, как AЭ может максимизировать урожайность сельскохозяйственных культур и выработку энергии, сводя при этом к минимуму потери воды растениями и потребность в орошении. Многого требуют от одного участка земли.
В предыдущем исследовании учёные утверждали, что успешные установки AЭ могут разделить свет на длины волн, эффективные либо для производства энергии, либо для фотосинтеза: например, красный для сельскохозяйственных культур и синий для солнечных батарей. Опираясь на эту работу, Катул (Katul) разработал математическую основу для количественной оценки того, как отдельные растения используют различные длины волн света в процессе фотосинтеза. В исследовании задавался вопрос, как фотоэлектрические системы, расположенные на сельскохозяйственных угодьях, повлияют на надземную биомассу, которую исследователи используют для оценки урожайности.
Модель рассматривает отдельное растение и вводит переменные, такие как степень теневыносливости растения, способная может повлиять на его рост под фотогальванической установкой. Структура предполагает, что ресурсы, такие как свет, собираются на основе площади листа, но затраты на дыхание пропорциональны размеру растения. В исследовании также рассматривается, как солнечные панели изменяют микроклимат и доступность света под их ячейками.
В комментарии подчёркивается, что культуры-кандидаты на AЭ теневыносливы и имеют большую площадь листьев над землей. Пониженная температура воздуха и более высокая влажность почвы ниже фотоэлектрической системы позволяют растениям выделять больше углерода в надземную биомассу, что приводит к увеличению площади листьев. Эта черта характерна для теневыносливых растений и предполагает, что большие листовые культуры, такие как руккола, капуста и помидоры, могут с большей вероятностью преуспеть в установке AЭ.
Следующим шагом, по словам автора, является рассмотрение таких факторов, как плотность размещения культур, чтобы масштабировать результаты за пределы одного растения. (Earth’s Future, https://doi.org/10.1029/2023EF003512, 2023 г.)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/a-symbiosis-between-agriculture-and-solar-power