Антропогенное изменение климата представляет значительную угрозу как природным, так и социальным системам во всём мире. В этом исследовании авторы стремятся определить регионы, наиболее затронутые изменением климата, используя реанализ данных о приповерхностной суточной температуре воздуха за 73 года (1948–2020 гг.) Национальных центров экологического прогнозирования и Национального центра атмосферных исследований (NCEP-NCAR). Разработана новая структура климатической сети для выявления «горячих точек», регионов, демонстрирующих значительное воздействие или характеристики воздействия. В частности, используется степень узла, фундаментальная характеристика сети, чтобы оценить влияние каждого региона и проанализировать его тенденцию во времени с помощью теста Манна-Кендалла. Полученные результаты показывают, что большинство участков суши, испытывающих повышение температуры, более тесно связаны с другими регионами, в то время как океан демонстрирует противоположную тенденцию из-за ослабления океанической циркуляции. В частности, значительно снижается градус Эль-Ниньо в центральной части Тихого океана. Выделены три «горячие точки» в Восточной Азии, Южной Америке и Северной Африке, соответственно, с интенсивным увеличением полей степени сети. Кроме того, обнаружено, что «горячая точка» в Восточной Азии имеет связь с удалёнными регионами, такими как южная часть Тихого океана, Сибирь и Северная Америка, с более сильными связями в последние годы. Это обеспечивает новую перспективу для оценки планетарных последствий антропогенного глобального потепления. Используя новую структуру климатической сети, это исследование выделяет регионы, наиболее уязвимые к последствиям изменения климата, и подчёркивает важность понимания сетевых структур для оценки глобальных последствий антропогенного изменения климата.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/4/692

Леса обладают значительным потенциалом для смягчения последствий антропогенного изменения климата за счёт связывания углерода, а также приносят обществу существенные сопутствующие выгоды. Однако риски изменения климата могут серьёзно подорвать устойчивость лесных запасов углерода. Авторы проводят многометодный синтез потенциальных запасов надземного углерода сопредельных лесов США как на региональном уровне, так и на уровне видов путём объединения исторических данных, будущих прогнозов климата, обширных наборов данных о лесных инвентаризационных участках, машинного обучения / нишевых моделей и ансамблевых оценок механистической модели поверхности Земли. Обнаружены расходящиеся признаки и величины прогнозируемого будущего потенциала надземного хранения углерода в лесах при различных подходах, варьирующихся от среднего общего прироста в 6,7 Пг C до потери 0,9 Пг C в сценарии с умеренными выбросами. Район Великих озёр и северо-восток Соединённых Штатов демонстрировали устойчивые признаки увеличения выбросов углерода в зависимости от подходов и будущих сценариев. Значительные риски потерь углерода были обнаружены в регионах, где в настоящее время реализуются лесные проекты компенсации углерода. Эта многометодная оценка подчёркивает текущую поразительную неопределённость в оценках потенциала хранения углерода в лесах США и обеспечивает важнейшую основу для принятия решений по сохранению, восстановлению лесов, а также природно-климатических решений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-023-01166-7

Количественная оценка неопределённости потоков энергии, воды и CO₂, воспроизводимых моделями земной поверхности, остаётся сложной задачей. Модели земной поверхности обычно управляются и настраиваются для определённого набора данных метеорологического воздействия и определённого набора геофизических полей. Здесь используются два набора данных для представления метеорологического воздействия и земного покрова (в которых увеличение посевных площадей за исторический период реализовано одинаковым образом), а также две модельные структуры (с сопряжением циклов углерода и азота и без него). Неопределённость в смоделированных результатах за исторический период количественно определена для модели Канадской схемы земной поверхности с учётом биогеохимических циклов (CLASSIC). Полученные восемь имитационных модельных расчётов оцениваются с использованием внутренней структуры оценки моделей, использующей несколько наборов данных, основанных на наблюдениях. Смоделированные выгоревшая площадь, выбросы CO₂ при пожаре, масса углерода в почве, масса углерода в растительности, поверхностный сток, гетеротрофное дыхание, валовая первичная продуктивность и поток явного тепла показывают наибольший разброс по восьми расчётам по сравнению с их глобальными средними значениями по ансамблю. Смоделированный суммарный поток CO₂ из атмосферы в почву, решающий фактор, определяющий эффективность моделей земной поверхности, оказался в значительной степени независимым от смоделированной доиндустриальной растительности и массы углерода в почве, хотя использованная схема таким же образом представляет историческое увеличение посевных площадей в обоих вариантах земного покрова. Это указывает на то, что модели могут давать надёжные оценки силы стока углерода на суше, несмотря на некоторые погрешности в запасах углерода. Результаты показывают, что оценка ансамбля результатов модели по сравнению с несколькими наблюдениями позволяет отделить недостатки модели от неопределённостей во входных данных модели, данных, основанных на наблюдениях, и в конфигурации модели.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/20/1313/2023/

Экстремальные дневные осадки, по прогнозам, будут усиливаться с увеличением влажности в условиях глобального потепления в соответствии с отношением Клаузиуса-Клапейрона (КК) на уровне около 7%/°C. Однако это увеличение не является пространственно однородным. Оценки отдельных моделей показывают области со значительно большим увеличением, чем ожидалось при масштабировании КК. Авторы используют теорию и наблюдения за формой распределения вероятности осадков, чтобы существенно улучшить согласование между оценками разных моделей в режиме интенсивности осадков от средней до высокой, а также для интерпретации прогнозируемых изменений их частоты в рамках проекта CMIP6. Помимо конкретных регионов, где модели постоянно отображают поведение супер-КК, обнаружено существенное появление поведения супер-КК в заданном диапазоне широт, когда мультимодельное среднее не требует, чтобы модели согласовывались по точкам в отношении местоположения в этом диапазоне. Около 13% площадей земного шара и почти 25% площадей тропиков (30% для тропических земель) подвержены увеличению, превышающему 2КК. Более 40% точек тропической суши превышают 1,5КК. Анализ соотношения рисков показывает, что даже небольшое увеличение сверх масштаба КК может иметь непропорционально большое влияние на частоту наиболее экстремальных событий. Таким образом, риск из-за регионального увеличения масштаба осадков за счёт динамических эффектов должен быть включен в оценку уязвимости, даже если местоположения указаны неточно.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-023-32372-3

Производство хлорфторуглеродов (ХФУ), которые в конечном итоге выбрасываются в атмосферу, было запрещено во всём мире в 2010 году в соответствии с Монреальским протоколом. Авторы используют измерения в сочетании с моделью атмосферного переноса, чтобы показать, как атмосферное содержание и выбросы пяти ХФУ увеличились в период с 2010 по 2020 гг., что противоречит целям поэтапного отказа. Монреальский протокол разрешает производство ХФУ для использования в качестве сырья для производства других химических веществ. Выбросы ХФУ-113a, ХФУ-114a и ХФУ-115, вероятно, возникают при производстве гидрофторуглеродов, которые заменили ХФУ во многих областях. Причины увеличения выбросов ХФУ-13 и ХФУ-112а более неопределённы. Совокупные выбросы ХФУ-13, ХФУ-112a, ХФУ-113a, ХФУ-114a и ХФУ-115 увеличились с 1,6 ± 0,2 до 4,2 ± 0,4 ODP-Гг год^-1 (Ozone Depletion Potential, ODP, - озоноразрушающий потенциал, эквивалентный ХФУ-11) между 2010 и 2020 гг. Ожидаемое воздействие этих выбросов на восстановление стратосферного озона невелико. Однако продолжающиеся выбросы пяти рассматриваемых ХФУ могут свести на нет некоторые преимущества, полученные в рамках Монреальского протокола, если они продолжат расти. Кроме того, необходимо учитывать влияние выбросов этих ХФУ на климат, поскольку их выбросы в 2020 году эквивалентны 47 ± 5 Tг CO₂.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-023-01147-w

Восточно-антарктический ледяной щит в настоящее время окружён относительно прохладной водой, но климатические сдвиги могут усилить базальное таяние, обусловленное вторжениями тёплых модифицированных циркумполярных глубинных вод на континентальный шельф. Авторы использовали модель ледяного щита, чтобы показать, что при нынешнем режиме океана, с лишь ограниченным вторжением модифицированных циркумполярных глубинных вод, Восточно-антарктический ледяной щит, вероятно, будет набирать массу в течение следующих 200 лет из-за увеличения количества осадков вследствие нагревания атмосферы, перевешивающего рост потери льда из-за таяния шельфового ледника. Однако, если бы в режиме океана преобладали более крупные вторжения модифицированных циркумполярных глубинных вод, Восточно-антарктический ледяной щит имел бы отрицательный баланс массы, внося до 48 мм эквивалента уровня моря за этот период времени. Это модельное исследование показывает, что Земля Георга V особенно подвержена риску усиления таяния, вызванного океаном. В условиях более тёплых океанов авторы также обнаружили, что сценарий средних выбросов RCP4.5, вероятно, приведёт к большему отрицательному балансу массы, чем сценарий высоких выбросов RCP8.5, поскольку относительная отрицательная разница между увеличением количества осадков из-за потепления атмосферы и ростом потери льда из-за потепления океана больше по абсолютной величине в среднесрочном сценарии выбросов RCP4.5.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-37553-2

Авторы оценивают линейные обратные модели, обученные на данных модели прошлого тысячелетия, для прогнозирования концентрации, толщины арктического морского льда и других атмосферных и океанических переменных в месячных временных масштабах. Обнаружено, что для надёжной оценки способности прогнозирования линейным обратным моделям требуется более 500 лет обучающих данных и 100 лет проверочных. Лучшая линейная обратная модель имеет время упреждения до восьми месяцев и превосходит прогноз авторегрессионной модели первого порядка во всех местах, с особенно большим превосходством вблизи кромки льда. Однако для проверочных тестов вне выборки с использованием данных различных модельных расчётов и продуктов реанализа они уступают модели авторегрессионной модели первого порядка из-за различий в расположении кромки морского льда по сравнению с обучающими данными. Авторы представляют метрику для прогнозирования качества линейных обратных моделей, основанную на пространственной корреляции дисперсии в наборах данных для обучения и проверки.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL101656

Главные темы номера:

•  План мероприятий второго этапа адаптации к климатическим изменениям до 2025 года
•  Доклад Росгидромета об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2022 год
•  Сводный доклад Шестого оценочного доклада МГЭИК 

Также в выпуске:

• • • Владимир Путин – о защите водных ресурсов
    • Правительство направит гранты на проведение исследований в рамках создания национальной системы мониторинга климатически активных веществ
    • Газпромбанк и Институт глобального климата и экологии Росгидромета договорились о разработке методологий реализации климатических проектов
    • Солнечные панели можно подключить сети через «Госуслуги»
    • Запасы углерода в лесах России каждый год увеличиваются
    • Новые публикации в российских и зарубежных научных изданиях
    • Заседания Исполнительного совета ВМО 
    • Исполнительный совет ВМО одобрил глобальный план мониторинга парниковых газов

«Изменение климата»  №101, февраль-март 2023 г. 

Потоки парниковых газов - двуокиси углерода (CO₂), метана (CH₄) и закиси азота (N₂O) - c арктической суши играют важную роль в глобальном балансе парниковых газов. Однако эти потоки редко изучаются одновременно, и понимание условий, контролирующих их через пространственные градиенты, ограничено. Авторы исследуют величины и движущие силы потоков парниковых газов в мелкомасштабных градиентах на суше в пик вегетационного периода (июль) в субарктической Финляндии. Они измерили полученные в камере потоки парниковых газов, температуру, влажность и pH почвы, запасы органического углерода и азота и отношение углерода к азоту в почве (C/N), содержание растворённого органического углерода в почве, биомассу сосудистых растений и тип растительности на 101 участке, разбросанном по неоднородному тундровому ландшафту (5 км²). Эти полевые данные вместе с данными дистанционного зондирования с высоким разрешением использованы в целях разработки моделей машинного обучения для прогнозирования (т.е. в более высоком масштабе) дневных потоков парниковых газов в ландшафте с разрешением 2 м. Результаты показывают, что в течение вегетационного периода в этом регионе в среднем наблюдалось суммарное поглощение парниковых газов в дневное время. Хотя эти результаты предполагают, что оно было вызвано главным образом поглощением CO₂, также выявлено небольшое, но широко распространённое поглощение CH₄ типами горной растительности, тем самым этот регион сдвигается к среднему суммарному поглощению CH₄ в ландшафтном масштабе в течение вегетационного периода, несмотря на присутствие водно-болотных угодий с большой эмиссией метана. Средние потоки N₂O были незначительными. Потоки CO₂ контролировались в основном среднегодовой температурой почвы и биомассой (и то, и другое увеличивает суммарное поглощение) и типом растительности, потоки CH₄ - влажностью почвы (увеличивает суммарные выбросы) и типом растительности, а потоки N₂O - почвенным отношением C/N (более низкое значение C/N увеличивает суммарный источник). Эти результаты демонстрируют потенциал моделирования потоков парниковых газов в Арктике с высоким пространственным разрешением. Они также показывают доминирующую роль потоков CO₂ в ландшафте тундры, но предполагают, что поглощение CH₄ может играть значительную роль в региональном балансе парниковых газов.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/preprints/bg-2023-61/

Служба мониторинга атмосферы Copernicus (Copernicus Atmosphere Monitoring Service, CAMS) недавно создала реанализ парниковых газов (версия egg4), который охватывает почти два десятилетия с 2003 по 2020 гг. и будет расширен в будущем. Этот реанализ включает двуокись углерода (CO₂) и метан (CH₄). Процедура реанализа объединяет модельные и спутниковые данные в глобальный полный и непротиворечивый набор данных с использованием интегрированной системы прогнозирования (Integrated Forecasting System, IFS) Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды. Этот набор данных был тщательно оценен в сравнении с независимыми наблюдениями, чтобы обеспечить достоверность и указать пользователю на недостатки. Реанализ парниковых газов можно использовать для изучения влияния концентрации парниковых газов в атмосфере на изменение климата (например, глобальное и региональное радиационное воздействие на климат), оценки межконтинентального переноса и в качестве граничных условий для регионального моделирования, помимо других приложений и научных целей. Выделены предостережения, связанные с изменениями в ассимилированных наблюдениях и фиксированных основных выбросах, а также их влияние на оценку тенденций и годовых темпов роста этих долгоживущих парниковых газов.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/3829/2023/