С начала 1980-х годов окружающая среда Антарктики служила естественной полевой лабораторией для исследователей, изучающих последствия истощения стратосферного озона, что привело к повышению уровня поверхностного ультрафиолетового излучения. Однако в его эффективных угрозах всё ещё есть пробелы. Авторы сообщают о новых доказательствах воздействия повышенного ультрафиолетового излучения на аэрозоли морской соли Западной Антарктиды. Солевые аэрозоли, особенно в Южном океане, играют важную роль в радиационном балансе Земли. Чтобы раскрыть молекулярные детали аэрозолей морской соли, авторы использовали многоэлементное микроскопическое определение индивидуальных микрочастиц на основе синхротрона (сканирующая просвечивающая рентгеновская микроскопия с ближней краевой рентгеновской абсорбционной спектроскопией тонкой структуры в сочетании с компьютерно-управляемой сканирующей электронной микроскопией). Выявлено значительное количество обогащённых хлором аэрозолей в морской соли, образованных продуктами фотолиза, в то время как данные ледяных кернов показали повышенное истощение хлора с самого начала истощения озонового слоя. Наши результаты показывают, что современная модификация морской соли не имеет голоценового прецедента.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-023-00739-z

Потеря массы западно-антарктического ледяного щита происходит в основном за счёт ледников, впадающих в залив моря Амундсена, однако влияние аномальных осадков на баланс массы льда залива моря Амундсена изучено плохо. Авторы представляют 25-летнюю (1996–2021 гг.) запись входного-выходного баланса массы льда залива моря Амундсена и оценивают, как два периода аномальных осадков повлияли на его вклад в уровень моря. С 1996 года залив моря Амундсена потерял 3331 ± 424 Гт льда, что составляет подъём на 9,2 ± 1,2 мм глобального уровня моря. В целом аномалии поверхностного баланса массы мало (7,7%) внесли в общую потерю массы; однако два случая аномальных осадков оказали большее, хотя и кратковременное, влияние на скорость изменения массы. В течение 2009–2013 гг. устойчиво низкий уровень снегопадов привёл к дополнительной потере массы в эти годы на 51 ± 4 Гт год^-1 (общий положительный вклад 195 ± 4 Гт год-1). Напротив, экстремальные осадки зимой 2019 и 2020 гг. уменьшили потерю массы на 60 ± 16 Гт год^-1 в эти годы (общий отрицательный вклад 107 ± 15 Гт год-¹). Эти результаты подчёркивают важное влияние экстремальной изменчивости снегопадов на краткосрочный вклад западной Антарктиды в уровень моря.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-36990-3

Хотя протокол CMIP6 представляет собой эксперимент по оценке эффективного радиационного воздействия, оно количественно определяется только для нескольких моделей. Авторы представляют новые оценки эффективного радиационного воздействия для моделей, участвующих в CMIP6, применяя метод, разработанный Fredriksen et al. (2021 г., https://doi.org/10.1029/2020JD034145) и подтверждают качество своего подхода с помощью доступных оценок воздействия от фиксированной температуры поверхности моря. Они оценивают эффективное радиационное воздействие для экспериментов с резкими изменениями CO₂, с увеличением CO₂ на 1%, с историческими воздействиями и для будущих сценариев и демонстрируют, что эффективное радиационное воздействие в CMIP6 ниже, чем в CMIP5, в конце исторического периода, но растёт быстрее, чем в CMIP5, в рамках будущих сценариев и окажутся в конце XXI века больше, чем в CMIP5. Смоделированная радиационная эффективность CO₂ не сильно изменилась, что позволяет предположить, что большее будущее увеличение концентраций CO₂ в CMIP6 по сравнению с CMIP5 важно для объяснения разницы в воздействии.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL102916

Ключевой проблемой, связанной с загрязнением воздуха твёрдыми частицами, является разработка системы раннего предупреждения, которая может прогнозировать локальные уровни PM_2,5 и эпизоды чрезмерной концентрации PM_2,5 с использованием вертикальных метеорологических факторов. Алгоритмы машинного обучения, особенно с задачами распознавания, демонстрируют большой потенциал для этой цели. Цель данного исследования состояла в том, чтобы сравнить производительность множественной линейной регрессии и многослойного персептрона (математической или компьютерной модели восприятия информации) в прогнозировании уровней PM_2,5. Программное обеспечение было обучено прогнозировать уровни PM_2,5 на срок до семи дней с использованием данных долгосрочных измерений вертикальных метеорологических факторов, проведённых на пяти высотах над уровнем земли — 10, 30, 50, 75 и 110 м, и концентрации PM_2,5, измеренной на высоте 30 м над уровнем моря. Используемые данные были собраны в период с 2015 по 2020 гг. на станции наблюдения за микроклиматом и загрязнителями воздуха в Университете Касетсарт, Бангкок, Таиланд. Результаты показали, что коэффициенты корреляции PM_2,5, прогнозируемые и наблюдаемые с использованием множественной линейной регрессии и многослойного персептрона, находились в диапазоне 0,69–0,86 и 0,64–0,82, соответственно, на один–три дня вперёд. Обе модели продемонстрировали удовлетворительное совпадение с измеренными данными, а множественная линейная регрессия показала лучшие результаты, чем многослойный персептрон, при прогнозировании PM_2,5. В заключение, это исследование демонстрирует, что предлагаемый подход может использоваться в качестве компонента системы раннего предупреждения в городах, способствуя устойчивому управлению качеством воздуха в городских районах.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/3/589

За последние десятилетия темпы глобального повышения среднего уровня моря увеличились, хотя величина — десятки сантиметров — остаётся небольшой с геологической точки зрения. Столь скромное повышение уровня моря представляет собой проблему при попытке оценить его глобальное воздействие на климат, поскольку сигнал слабый. Однако в предыдущие более тёплые геологические периоды уровень моря поднимался на десятки метров выше современного уровня. Эти палеоклиматические периоды дают уникальную возможность исследовать влияние повышения уровня моря на климат. Используя моделирование климата последнего межледникового периода и ряд современных экспериментов с чувствительностью уровня моря, авторы подчёркивают важность глобального повышения среднего уровня моря в модуляции глобального климата. Понижение высоты суши и углубление океанической батиметрии вследствие пространственно равномерного повышения уровня моря реорганизуют атмосферную и океаническую циркуляцию. Моделирование последнего межледниковья показало, что рассмотрение этого аспекта - глобального среднего повышения уровня моря - в отрыве от изменений, связанных с переходами суша-море или поступлением пресной воды, уменьшает долговременное несоответствие модельных результатов и данных в южном полушарии. Кроме того, современные эксперименты по чувствительности показывают, что небольшое повышение глобального среднего уровня моря вызывает существенные корректировки глобального климата, особенно в средних и высоких широтах.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-023-01153-y

Хотя парниковые газы поглощают в основном длинноволновое излучение, они также поглощают коротковолновое излучение. Недавние исследования подчеркнули важность коротковолнового поглощения метана, усиливающего его радиационное воздействие с поправкой на стратосферу на ~15%. Однако соответствующие воздействия на климат оценивались лишь косвенно и, таким образом, по большей части не поддаются количественной оценке. Авторы представляют систематический анализ с использованием одной модели и отдельных расчётов с учётом и без учёта поглощения метаном коротковолнового излучения. Обнаружено, что коротковолновое поглощение метана противодействует примерно 30% поверхностного потепления, связанного с его длинноволновым радиационным эффектом. Ещё большее влияние оказывает воздействие на осадки, поскольку коротковолновое поглощение метана компенсирует ~60% увеличения количества осадков по сравнению с его длинноволновым радиационным воздействием. Вызванное метаном коротковолновое охлаждение в основном связано с быстрой адаптацией облаков, включая увеличение облачности нижнего яруса, усиливающей отражение приходящей коротковолновой радиации, и уменьшение облачности верхнего яруса, усиливающей уходящее длинноволновое излучение. Реакции облаков, в свою очередь, связаны с профилем солнечного нагрева атмосферы и соответствующими изменениями температуры и относительной влажности. Несмотря на эти выводы, метан остаётся мощным фактором глобального потепления, и усилия по сокращению выбросов метана имеют жизненно важное значение для удержания глобального потепления значительно ниже 2°C сверх доиндустриальных значений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-023-01144-z

Точный регулярно обновляемый набор данных о температуре приземного воздуха (ТПВ) в Арктике, имеющий более полный пространственный и временной охват и основанный на инструментальных наблюдениях, важен для своевременного мониторинга и улучшения понимания быстрых изменений в арктическом климате. В этом исследовании новый ежемесячный набор данных арктических ТПВ с координатной сеткой, датированный 1979 годом, был реконструирован с помощью метода глубокого обучения путём объединения температур приземного воздуха из нескольких источников данных. Исходные данные включают в себя наблюдения с наземных станций GHCN (Глобальная историческая климатологическая сеть), над океанами ICOADS (Международный комплексный набор океано/атмосферных данных), российской дрейфующей ледовой станции «Северный полюс» и буёв IABP (Международная арктическая программа буёв). Последние два имеют решающее значение для улучшения представления температур, наблюдаемых на месте (in-situ) в Арктике. Недавно реконструированный набор данных включает ежемесячные арктические ТПВ, начиная с 1979 г., и ежедневные арктические ТПВ, начиная с 2011 г. Этот набор данных представляет собой новое усовершенствование в разработке наборов данных наблюдений за температурой и может использоваться для различных приложений. 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02059-5  

Оценки глобальной влажности почвы, полученные в ходе текущих спутниковых миссий, страдают от присущих им прерывистых наблюдений и низкого пространственного разрешения, ограничивающих применение, особенно в мелком пространственном масштабе. В этом исследовании был разработан набор ежедневных данных о глобальной беззазорной поверхностной влажности почвы с разрешением в 1 км в период с 2000 по 2020 гг. Это достигается на основе комбинированного продукта поверхностной влажности почвы Европейского космического агентства - Инициативы по изменению климата (ESA-CCI) при разрешении 0,25°. Сперва был разработан оперативный метод заполнения пробелов для восполнения недостающих данных в продукте поверхностной влажности почвы ESA-CCI с использованием поверхностной влажности почвы набора данных реанализа ERA5. Затем был принят алгоритм Random Forest для дезагрегирования поверхностной влажности почвы с грубым разрешением до 1 км с помощью наблюдений на месте (in-situ) Международной сети по влажности почвы и других наборов данных оптического дистанционного зондирования. При перекрёстной проверке сгенерированный 1-километровый продукт поверхностной влажности почвы имел хорошую точность с высоким коэффициентом корреляции (0,89) и низкой несмещённой среднеквадратической ошибкой (0,045 м³/м³). В настоящее время это единственный долгосрочный глобальный беззазорный набор данных о влажности почвы с разрешением 1 км.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-01991-w

Система данных об углероде и закислении океана (OCADS) представляет собой систему управления данными в Национальных центрах экологической информации (NCEI) Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA). Она управляет широким спектром данных об углероде и закислении океана, включая химические, физические и биологические наблюдения, собранные с исследовательских судов, кораблей, попутно выполняющих наблюдения, и неуправляемых платформ, а также результаты лабораторных экспериментов и результаты моделирования. Кроме того, OCADS служит в качестве хранилища связанных биогеохимических основных переменных океана (EOV) Глобальной системы наблюдения за океаном (GOOS), например, кислорода, питательных веществ, переходных индикаторов и стабильных изотопов. OCADS стремится стать одним из ведущих мировых поставщиков данных, информации, продуктов и услуг об углероде и закислении океана. Чтобы предоставить наилучшие услуги по управлению данными сообществу, занимающемуся исследованиями углерода и закисления океана, OCADS уделяет первоочередное внимание внедрению ориентированного на клиента подхода и сбору знаний и опыта исследовательского сообщества для улучшения своих методов управления данными. OCADS стремится сделать все данные об углероде и закислении океана доступными через единый портал и приветствует материалы со всего мира: https://www.ncei.noaa.gov/products/ocean-carbon-acidification-data-system/.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02042-0

Существует острая необходимость в быстром и массовом расширении «негативных» углеродных стратегий, таких как улавливание и хранение углерода. В то же время крупномасштабное улавливание и хранение углерода может обеспечить наращивание крупномасштабного производства водорода, ключевого компонента обезуглероженных энергетических систем. Авторы утверждают, что самая безопасная и наиболее практичная стратегия резкого увеличения запасов CO₂ в недрах состоит в том, чтобы сосредоточиться на регионах, где есть несколько частично истощённых нефтяных и газовых резервуаров. Многие из этих коллекторов обладают достаточной вместимостью, хорошо изучены в геологическом и гидродинамическом отношении и менее подвержены сейсмичности, вызванной закачкой, чем соляные водоносные горизонты. После организации хранилища CO₂ его можно использовать для хранения CO₂ из нескольких источников. Интеграция улавливания и хранения углерода с производством водорода представляется экономически жизнеспособной стратегией резкого сокращения выбросов парниковых газов в течение следующего десятилетия, особенно в нефте- и газодобывающих странах, где имеются многочисленные истощённые резервуары, потенциально пригодные для крупномасштабного хранения углерода.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2202397120