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

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.

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

Ледники являются важнейшими водными ресурсами и важными факторами, влияющими на уровень моря. Чтобы точно смоделировать эволюцию ледников, необходимо учитывать их баланс массы и процессы движения льда.  

Ледники играют важную роль для общества, одновременно выступая в качестве существенного источника воды для нижележащих районов, а также внося основной вклад в повышение уровня моря. Из-за их важности существует широкий научный интерес к пониманию того, как ледники развиваются с течением времени. В недавней статье, опубликованной в Reviews of Geophysics, исследуются модели эволюции ледников, учитывающие динамику льда. Ниже сформулированы вопросы к ведущему автору этой статьи об эволюции ледников, последних достижениях в области моделирования и оставшихся пробелах в знаниях. 

Проще говоря, почему ледники меняются со временем и какое это имеет значение?  

В настоящее время на Земле насчитывается около 200 000 ледников, большинство из которых сильно разбалансированы по отношению к климату. Чтобы уменьшить этот дисбаланс, ледники адаптируют свою геометрию, истончаясь и отступая на бо́льшие высоты. Учёным, крайне важно понимать и уметь моделировать процессы, вызывающие эти изменения ледников. 

Это важно, потому что ледники вносят основной вклад в повышение уровня моря: около 25% нынешнего повышения уровня моря происходит из-за потери массы ледников. Кроме того, ледники также являются уникальными источниками пресной воды, обеспечивающими водой миллионы людей, живущих в их долинах, а также, как известно, вызывают стихийные бедствия при сильных изменениях и играют важную роль в экосистеме гор.

+

Какие различные методы используют учёные для измерения изменений ледников с течением времени?  

С этой целью используются два основных типа методов. Первый метод заключается в выезде на место для непосредственного измерения изменений ледников. Например, это может быть реализовано путём установки вех на леднике, по которым после повторного посещения могут быть получены изменения массы на поверхности. Такие измерения позволяют проводить высокоточные наблюдения, но обычно сопряжены с высокими логистическими и финансовыми затратами. С помощью таких подробных полевых измерений ведётся мониторинг менее одного процента всех ледников на Земле. 

Альтернативный подход заключается в измерении изменений ледников с помощью методов дистанционного зондирования, таких как аэрофотосъёмка или спутниковые наблюдения. В последнее время стало возможным даже получать данные об изменениях высоты ледников на основе продуктов дистанционного зондирования, являющихся важными данными для калибровки и/или оценки моделей эволюции ледников. 

Что такое исследования эволюции ледников с динамикой льда (IDGES) и какие данные или результаты они дают? 

В исследованиях эволюции ледников с ледовой динамикой моделирование осуществляется путём явного учета процессов течения льда. Это важно, поскольку процессы движения льда определяют массоперенос внутри ледника, который в сочетании с процессами добавления и удаления массы на леднике (процессы баланса массы) определяют эволюцию ледника во времени. Таким образом, эти исследования позволяют получить будущие оценки эволюции ледников, имеющие прямое отношение к исследованиям, посвящённым будущему повышению уровня моря и изменяющейся роли, которую ледники будут играть в обеспечении водой окружающей среды ниже по течению.

В каких временных масштабах модели динамики льда могут предсказывать изменения и насколько они точны?  

В большинстве исследований эволюции ледников с динамикой льда моделируется будущая эволюция ледников, при этом основное внимание часто уделяется XXI веку, совпадающему с временной шкалой, на которую доступно большинство прогнозов изменения климата. 

Для оценки точности моделей эволюции ледников важная часть работы обычно состоит из использования прошлых (начиная от нескольких лет до, максимум, нескольких десятилетий назад) и текущих наблюдений за ледниками, по которым можно откалибровать некоторые параметры модели. В идеале другие – независимые – наблюдения затем используются для оценки эффективности ледово-динамической модели ледника (своего рода «контроль качества»), после чего модель может использоваться для выполнения прогнозов на будущее. 

Таким образом, в настоящее время обычно существует несоответствие между временными шкалами, используемыми для калибровки и оценки моделей (от нескольких лет до десятилетия), и временными шкалами, в которых выполняются сценарные прогнозы поведения ледников (от нескольких десятилетий до столетий). Некоторые недавние и продолжающиеся исследования в настоящее время также сосредоточены на более длительных временных масштабах для калибровки и оценки моделей, что может уменьшить неопределённость в моделируемой эволюции будущего ледника.

Как IDGES продвинули наше понимание эволюции ледников?  

Исследования эволюции ледников с динамикой льда позволяют лучше представить эволюцию ледников, тем самым улучшая наше понимание их прошлых изменений. Это особенно важно, так как ледники реагируют на изменение климатических условий с запаздыванием из-за их задержки времени отклика. Поскольку время отклика ледника сильно зависит от его геометрии, даже два соседних ледника могут по-разному реагировать на изменение климатических условий. Исследования эволюции ледников с динамикой льда позволяют понять и количественно оценить эти различия. 

Для прогнозирования будущей эволюции ледников включение процессов движения льда является большим преимуществом по сравнению с упрощёнными не учитывающими эти процессы методами, поскольку они обеспечивают более точное представление «реального» поведения ледников, тем самым снижая неопределённость в будущих прогнозах. 

Каковы основные нерешённые вопросы или пробелы в знаниях, где необходимы дополнительные исследования, данные или усилия по моделированию? 

Важная проблема при моделировании будущих изменений ледников связана с тем фактом, что эти смоделированные изменения сильно зависят от (калиброванных) параметров модели. Поэтому в идеале важно количественно оценить, насколько чувствительна смоделированная эволюция ледника к параметрам модели. Однако на сегодняшний день только несколько ледо-динамических моделей ледников сосредоточены на этом. Новая серия исследований направлена ​​на решение этой проблемы, в том числе основанных на байесовских методах, которые можно использовать для количественной оценки этих неопределённостей и предоставления будущей эволюции ледников не как однозначного ответа, а как распределения возможных будущих эволюций ледников. Такие методы нуждаются в доработке и дальнейшем применении в будущих исследованиях. 

Ещё один важный пробел в знаниях заключается в переносе методов, разработанных и использовавшихся для моделирования эволюции отдельных ледников, в большой ансамбль ледников (например, для сценарных прогнозов регионального и глобального масштабов). В настоящее время это становится всё более осуществимым, поскольку многие наблюдения дистанционного зондирования и производные продукты предоставляют информацию, имеющую решающее значение для подробного моделирования ледников. Таким образом, в ближайшие годы можно ожидать, что методы, использовавшиеся для моделирования отдельных ледников (включая трёхмерные подходы), всё чаще будут применяться для приложений регионального и глобального масштаба.

Ссылка: https://eos.org/editors-vox/modeling-the-ice-flow-and-evolution-of-glaciers

В повестке: о продлении программы субсидирования льготных займов на закупку отечественных самолётов; о социальной помощи гражданам, вынужденно покинувшим ДНР и ЛНР; о создании единой национальной системы мониторинга климатически активных веществ; о финансировании ликвидации несанкционированных городских свалок объектов накопленного вреда. 

Вступительное слово Михаила Мишустина: 

 Добрый день, уважаемые коллеги!

Прежде чем перейдём к повестке, скажу о принятом решении по поддержке авиационной отрасли. 

 В течение последних десяти лет действует механизм субсидирования процентных ставок по кредитам, которые российские лизинговые компании брали на закупку отечественных воздушных судов. Эта мера показала хорошую эффективность, помогла промышленности увеличить спрос на авиатехнику. 

 Мы видим, что в условиях внешних санкций необходимость в ней сохраняется. Поэтому Правительство продлевает данную программу и продолжит ещё один год финансировать льготные займы на приобретение 59 самолётов «Сухой Суперджет», в том числе семи машин, построенных в текущем году. На эти цели в федеральном бюджете предусмотрено около 10 млрд рублей. Соответствующее постановление подписано. 

 Важно, что это не только позволит сократить издержки лизингодателей, но и частично компенсирует возрастающую финансовую нагрузку на авиакомпании. Таким образом, дополнительные затраты не будут переложены на наших пассажиров.

 Теперь к повестке дня. По поручению Президента Правительство подготовило все документы, которые нужны для социальной помощи гражданам, вынужденно покинувшим Донецкую и Луганскую народные республики, Украину, а также лицам без гражданства, прибывшим в Россию. Определён порядок осуществления выплат и правила предоставления средств российским регионам на такие цели. 

 На решение этой задачи в текущем году направим около 10,5 млрд рублей.

 Список инструментов поддержки определён главой государства. С 1 июля и до конца года ежемесячные выплаты по 10 тыс. рублей назначаются пенсионерам и инвалидам. Такую же сумму будет получать единственный родитель на каждого ребёнка. Причём для инвалидов I группы, детей-инвалидов и лиц, достигших 80-летия, предусмотрена доплата по 3 тыс. рублей в месяц.

 Ветераны Великой Отечественной войны смогут ежемесячно получать в этом году по 5 тыс. Семьи с детьми до 18 и обучающимися очной формы до 23 лет – по 4 тыс. на каждого ребёнка. Если же несовершеннолетний ребёнок находится под опекой или попечительством, то размер поддержки составит 15 тыс. рублей в месяц.

 Предусмотрены также единовременные пособия беременным женщинам и при рождении ребёнка. Это позволит государству помочь людям в непростой для них момент, дать минимальную финансовую поддержку, чтобы выстраивать свою дальнейшую жизнь. 

 Теперь – об экологии. 

 Многие страны не первый год сталкиваются с последствиями изменений климата. Страдают не только экономики, но и люди. Волны жары, пересыхание рек, отсутствие доступной чистой воды – лишь некоторые следствия, наблюдавшиеся в странах Евросоюза в этом году. 

 Россия продолжает поддержку адаптации нашей экономики к глобальным изменениям климата.

 Важным шагом для предупреждения негативного воздействия таких изменений станет создание единой национальной системы мониторинга климатически активных веществ. Это инновационный проект государственного значения, для его реализации выделим около 1,8 млрд рублей. Средства получат десятки научных учреждений по всей стране, которые проведут около полусотни исследований и разработок.

Среди них – улучшение прогнозирования, создание моделей океана с покрывающим его льдом, климата нашей планеты за последние два столетия, системы наблюдения за таянием многолетней мерзлоты и сценариев декарбонизации России и мира. Благодаря этому будут разработаны национальные программы действий по борьбе с опустыниванием для 13 регионов. 

В целом на финансирование низкоуглеродной повестки Правительством предусмотрено более 11 млрд рублей в ближайшие три года. Рассчитываем, что результаты этих исследований появятся уже в конце текущего года. В частности, работа учёных поможет не допустить негативного влияния изменений климата на все отрасли экономики и качество жизни граждан.

Ещё один вопрос о защите окружающей среды. 

Ссылка: http://government.ru/news/46427/

Одним из вероятных последствий глобального изменения климата является увеличение частоты и интенсивности засух в высоких широтах. Авторы используют 17-летний ряд данных из 13 близко расположенных бореальных водотоков с целью изучить прямое и отсроченное влияние летней засухи на количество и качество поступления растворённого органического углерода (РОУ) из водосборных почв. Затяжные периоды засухи снижали концентрации РОУ на всех водосборах, но также приводили к большим импульсам РОУ при повторном заболачивании. Одновременные изменения оптических свойств и химического характера РОУ предполагают, что сезонное высыхание и повторное увлажнение запускают почвенные процессы, изменяющие формы углерода, поступающего в реки. Вопреки ожиданиям, самые явные последствия засухи наблюдались в более крупных водосборных бассейнах, в то время как наиболее слабой была реакция на небольших водосборных бассейнах с преобладанием торфяников. В совокупности эти результаты показывают, что летняя засуха вызывает фундаментальный сдвиг в сезонном распределении концентраций и характера РОУ, которые в совокупности действуют как первичные регуляторы экологического и биогеохимического функционирования северных водных экосистем.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-32839-3

Существуют большие неопределённости в оценке обратной связи парниковых газов с климатом. Недавние наблюдения не дают сильных ограничений, потому что они короткие и осложнены вмешательством человека, в то время как оценки, основанные на моделях, значительно различаются. Быстрые изменения климата во время последнего ледникового периода (события Дансгаарда-Эшгера (Dansgaard-Oeschger events)), наблюдаемые почти глобально, были сопоставимы как по скорости, так и по величине с текущим и прогнозируемым потеплением климата в XXI веке и, следовательно, обеспечивают соответствующее ограничение силы обратной связи. Авторы используют эти события для количественной оценки силы обратной связи CO₂, CH₄ и N₂O в масштабе столетия, связывая глобальные изменения средней температуры, смоделированные с помощью соответствующей климатической модели низкого разрешения, с радиационным воздействием упомянутых парниковых газов, полученным из изменений их концентрации в ледяных кернах. Получены следующие оценки обратной связи (выраженные в виде безразмерного усиления) 0,14 ± 0,04 для CO₂, 0,10 ± 0,02 для CH₄ и 0,09 ± 0,03 для N₂O. Это указывает на то, что гораздо более низкие или более высокие оценки, особенно некоторые ранее опубликованные значения для CO₂, нереалистичны.

Прогнозируется, что Средиземноморье станет «горячей точкой» изменения климата со значительным потеплением и сокращением количества осадков. Авторы используют ансамбли оценок климатических моделей, чтобы выяснить, можно ли обратить вспять сокращение количества осадков в Средиземноморье в ответ на сокращение выбросов парниковых газов. В то время как летнее снижение количества осадков в Средиземноморье обратилось вспять, зимнее количество осадков продолжает уменьшаться. Это снижение является результатом длительного ослабления переноса тепла Атлантическим океаном к полюсу, что в сочетании с сокращением выбросов парниковых газов приводит к охлаждению субполярной части Северной Атлантики, вызывая изменения атмосферной циркуляции, которые способствуют продолжению засушливости в Средиземноморье. Это потенциальный «сюрприз» в климатической системе, когда изменения в одном компоненте (в циркуляции Атлантического океана) изменяют то, как другой компонент (средиземноморские осадки) реагирует на сокращение выбросов парниковых газов. Такие неожиданности могут осложнить усилия по смягчению последствий изменения климата.

Средиземноморский регион был определён как климатическая «горячая точка», и модели прогнозируют сильное потепление и уменьшение количества осадков в ответ на увеличение содержания парниковых газов. Прогнозируемое уменьшение количества осадков повлияет на сельское хозяйство и водные ресурсы. Можно ли обратить такие изменения вспять за счёт значительного сокращения выбросов парниковых газов? Чтобы изучить это, авторы анализируют большие ансамбли оценок климатических моделей высокого разрешения с различными будущими сценариями радиационного воздействия, включая сценарий со значительным снижением концентрации парниковых газов, начиная с середины XXI века. В ответ на сокращение выбросов парниковых газов летнее снижение количества осадков в Средиземноморье обратилось вспять, но сокращение зимних осадков продолжается. Это продолжающееся снижение зимних осадков является результатом устойчивого атмосферного антициклона над западным Средиземноморьем. Используя дополнительные численные эксперименты, авторы показали, что антициклон и продолжающееся уменьшение зимних осадков объясняются вызванным парниковыми газами ослаблением атлантической меридиональной термохалинной циркуляции, которая продолжается на протяжении всего XXI века. Постоянно слабая атлантическая меридиональная термохалинная циркуляция в сочетании с сокращением выбросов парниковых газов приводит к быстрому охлаждению и росту площади морского льда в субполярной части Северной Атлантики. Это похолодание приводит к сильной циклонической аномалии атмосферной циркуляции над субполярным круговоротом Северной Атлантики и, через атмосферные связи, к аномалии антициклонической циркуляции над Средиземноморьем. Неспособность обратить вспять сокращение зимних осадков, несмотря на существенное смягчение последствий изменения климата, является примером «сюрприза» в климатической системе. В этом случае постоянное изменение атлантической меридиональной термохалинной циркуляции неожиданно препятствует обратимости средиземноморского изменения климата. Такие сюрпризы могут усложнить путь к полному восстановлению климата.

Представлена точка зрения на недавние научные публикации, в которых утверждается, что снижение чувствительности климата, связанное с относительным похолоданием в восточной части тропической области Тихого океана, может быть вызвано образованием антарктической озоновой дыры начиная примерно с 1980 года. Если это правда, указанный эффект может существовать столько же, сколько и озоновая дыра, почти 60 лет. Это приведёт к дальнейшему снижению потепления, связанному с характерным влиянием на чувствительность климата. Кроме того, повышенная вероятность явлений Ла-Нинья будет означать повышенную вероятность засухи на юго-западе Америки и других последствий похолодания в восточной тропической части Тихого океана.

Примерно с 1980 года тропическая часть Тихого океана стала аномально холодной, в то время как более широкая зона тропиков потеплела. Это вызвало аномальную погоду в средних широтах, а также снижение кажущейся чувствительности климата, связанное с повышенным обилием низкой облачности над более прохладными водами восточной тропической части Тихого океана. Недавние работы по моделированию показали, что более низкие температуры над Южным океаном вокруг Антарктиды могут привести к более низким температурам над восточной тропической частью Тихого океана. Авторы предполагают, что аномалии приземного ветра, связанные с антарктической озоновой дырой, могут вызывать более низкие температуры над Южным океаном вплоть до тропиков. Авторы используют кратковременную изменчивость южной кольцевой моды зональной изменчивости ветра, чтобы показать связь между вариациями приземного зонального ветра над Южным океаном, похолоданием над ним и в восточной тропической части Тихого океана. Это говорит о том, что похолодание восточной тропической части Тихого океана может быть связано с возникновением антарктической озоновой дыры.

Фенологическая реакция растительности на глобальное потепление влияет на валовую первичную продукцию экосистемы и эвапотранспирацию. Однако данные наблюдений с высоким разрешением и в крупном пространственном масштабе о таких реакциях в ненарушенных основных лесных массивах отсутствуют. Авторы анализируют спутниковые данные MODIS для оценки ежемесячных тенденций валовой первичной продуктивности и эвапотранспирации на ненарушенных основных лесных территориях в Европе в период с 2000 по 2020 гг. Оба параметра увеличивались ранней весной и поздней осенью почти на половине общей площади ненарушенных основных лесов (3601,5 км²). Повышение продуктивности привело к росту эффективности использования воды (отношения валовой первичной продуктивности к эвапотранспирации). Однако увеличения продуктивности весной и осенью было недостаточно, чтобы компенсировать её снижение в летнее время на 25% основных лесных площадей. В целом 20% общей валовой первичной продуктивности во всех основных лесных районах Европы было компенсировано лесными площадями, в которых наблюдалось суммарное снижение продуктивности.

Судовые океанографические исследования, временные ряды, швартовка и спутниковые датчики цвета океана широко используются для понимания биогеохимии открытого и прибрежного океана. Однако облачность снижает качество спутниковых данных, и в большинстве случаев их датчики наблюдают только за поверхностью океана и/или функционируют лишь в определённых условиях. Судовые трансекты и стационарные платформы для отбора проб функционируют только на небольших участках океана; следовательно, они не могут обеспечить достаточное покрытие для разрешения процессов с высокой пространственной и/или временной изменчивостью. Автономные биогеохимические буи Арго заполняют эти пробелы в данных, непрерывно собирая данные круглый год в течение нескольких лет, даже во время зимних штормов, когда океанографические круизы неблагоприятны.