С начала спутниковой эры температура поверхности моря (ТПМ) в Южном океане снизилась, несмотря на глобальное потепление. Хотя ранее сообщалось, что наблюдаемое похолодание Южного океана оказывает минимальное влияние на тропическую часть Тихого океана, недавно было показано, что эффективность этой дистанционной зависимости опосредована обратными связями субтропических облаков, которые в значительной степени определяются качеством модели. Здесь проведено взаимное сравнение модельных парных ансамблевых расчётов при историческом радиационном воздействии: одно со свободно развивающимися ТПМ, а другое с аномалиями ТПМ в Южном океане, вынужденными следовать наблюдениям. Раскрыто глобальное влияние наблюдаемого похолодания Южного океана в моделях с более сильными (и более реалистичными) обратными связями облаков на расширение антарктического морского льда, похолодание юго-восточной тропической части Тихого океана, смещение на север циркуляции Хэдли, ослабление алеутской депрессии и потепление в северной части Тихого океана. Таким образом, эти результаты показывают, что наблюдаемое снижение ТПМ в Южном океане могло способствовать более прохладным условиям в восточной тропической части Тихого океана в последние десятилетия.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2300881120

Выявление и количественная оценка источников, а также выяснение воздействия ультрадисперсных частиц (УДЧ) на сложные городские среды важны для контроля загрязнения частицами и понимания взаимодействия УДЧ и климата. Предыдущие исследования внесли заметный вклад в эти аспекты, и необходимо провести обзор достижений. Здесь характеристики выбросов от транспортных средств и событий/процессов образования новых частиц и их влияние на УДЧ в городах обобщены в основном на основе последних достижений. Постоянно совершенствуемые методы измерения УДЧ сыграли жизненно важную роль в понимании их источников и последствий воздействия. Между тем, кадастры выбросов, модели рассеяния и модели рецепторов, как правило, работают лучше совместно и при использовании входных данных с высоким разрешением и скорректированных алгоритмов. Кроме того, взаимодействие между УДЧ и климатом обсуждается в основном путём связывания излучения, ядер конденсации облаков, осаждения частиц и условий окружающей среды, необходимых для процессов нуклеации. Хотя для городских УДЧ существует консенсус в отношении того, что выбросы от транспорта и процессы образования зародышей являются двумя основными источниками, а УДЧ и климат взаимодействуют в основном через излучение и ядра конденсации облаков, есть много других важных задач на будущее, и в этой работе перечислены семь из них. С научной точки зрения они включают в себя то, насколько другие источники, такие как промышленные и региональные, смешиваются с выбросами транспорта и процессами образования зародышей в источниках и как первичные загрязнители взаимодействуют с УДЧ (аэрозолями) в обратных связях аэрозоль-климат; и с технической точки зрения, как улучшить интеграцию инструментов и услуг настройки инструментов в соответствии с реальными ситуациями. Эти успехи и перспективы на будущее помогут более точно определить вклад выбросов и процессов нуклеации в УДЧ и лучше оценить влияние УДЧ. Несмотря на прилагаемые усилия, знания об основных источниках и воздействиях городских УДЧ ограничены и здесь отсутствуют детальные решения будущих задач, требующие совместных усилий в изучении УДЧ и смежных областей.

Ссылка: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590162123000217

Макроклиматические изменения влияют на экосистемы во всём мире. Однако большая часть наземных видов живёт в условиях, когда воздействие изменения макроклимата смягчается, например, в тени деревьев, и неизвестно, как эта буферизация повлияет на будущее перераспределение биоразнообразия под пологом леса в континентальном масштабе. Авторы показывают, что тенистые лесные подстилки из-за густых крон деревьев смягчают серьёзное воздействие потепления на биоразнообразие лесов, в то время как раскрытие крон усиливает воздействие изменения макроклимата. Межконтинентальный эксперимент по трансплантации в пяти контрастных биогеографических районах в сочетании с экспериментальным нагреванием и облучением был использован для параметризации моделей механистического демографического распределения с разрешением 25 м и прогнозирования текущего и будущего распределения 12 обычных видов растений подлеска с учётом влияния лесного микроклимата и плотности лесного покрова. Эти результаты подчёркивают, что микроклимат и густота лесов являются мощными инструментами для управляющих лесами и политиков для защиты лесного биоразнообразия от изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01744-y

Представлен новый набор данных с открытым исходным кодом FLODIS, связывающим оценки вызванных наводнениями перемещений людей, человеческих жертв и экономического ущерба с затопленными территориями, наблюдаемыми с помощью дистанционного зондирования. Набор данных связывает данные о перемещениях из Центра мониторинга внутренних перемещений (IDMC), а также данные о погибших и ущербе из базы данных о чрезвычайных ситуациях (EM-DAT) с Глобальной базой данных о наводнениях (GFD), спутниковой инвентаризацией исторических следов наводнений. Таким образом, он обеспечивает пространственную точную оценку опасности наводнения, лежащей в основе каждого отдельного стихийного бедствия. FLODIS содержит два набора данных с информацией о конкретных событиях для 335 случаев перемещения людей и 695 случаев смерти/нанесения ущерба, которые произошли по всему миру в период с 2000 по 2018 гг. Кроме того, авторы предоставляют оценки пострадавших населения, критически важной инфраструктуры и ВВП, а также социально-экономические показатели. Они обеспечивают геокодирование событий перемещения, приписываемых другим типам бедствий, таким как тропические циклоны, чтобы их можно было связать с соответствующими оценками опасности в будущей работе. FLODIS облегчает интегрированный анализ рисков наводнений, позволяя, например, проводить детальную оценку местного ущерба от наводнений и уязвимости к перемещению.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02376-9

Европейские ураганы вызывают социально-экономические потери. Прогнозы будущих потерь от таких ураганов зависят от неопределённостей, связанных с частотой и направлением ураганов, их интенсивностью, а также социально-экономическими сценариями. Авторы используют два индекса силы шторма, применяемые к объективно идентифицированным следам внетропических циклонов из мультимодельного ансамбля современных климатических моделей при различных будущих социально-экономических сценариях. Показано увеличение частоты штормов в северной и центральной Европе, где метеорологический индекс силы шторма увеличивается более чем в два раза. Взвешенный по численности населения индекс силы шторма более чем утроился из-за прогнозируемого роста численности населения. При адаптации к увеличению скорости ветра с использованием будущих пороговых значений ущерба увеличение взвешенного по населению индекса силы шторма компенсируется лишь частично, несмотря на снижение силы метеорологического шторма за счёт адаптации. В случае следования сценариям с более низкими выбросами будущее увеличение риска снижается, а взвешенный по численности населения индекс силы шторма увеличивается более чем вдвое.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-40102-6

Космическое микроволновое дистанционное зондирование (300 МГц–100 ГГц) представляет собой ценный метод для описания изменений окружающей среды, особенно в арктических и бореальных регионах, где наземные наблюдения, как правило, недостаточны в пространственном и временном плане. Хотя прямые измерения потоков углерода невозможны, космические микроволновые радиометры и радары могут отслеживать различные важные поверхностные и приповерхностные переменные, влияющие на процессы земного углеродного цикла, такие как потоки вдыхаемого углекислого газа (CO₂); фотосинтетическое поглощение CO₂; и процессы, связанные с суммарным обменом метана (CH₄), включая образование, транспорт и расход CH₄. Примеры таких средств контроля включают влажность и температуру почвы, циклы замерзания-оттаивания поверхности, запасы влаги в растительности, свойства снежного покрова и земной покров. Дистанционное микроволновое зондирование также обеспечивает средства для независимых оценок надземной биомассы, которые можно использовать для оценки надземных запасов углерода. Архив микроволновых данных охватывает несколько десятилетий, начиная с 1970-х годов, с частым (ежедневным или еженедельным) глобальным охватом, не зависящим от атмосферных условий и солнечного освещения. В совокупности эти преимущества содержат значительный неиспользованный потенциал для мониторинга и лучшего понимания процессов углеродного цикла в арктических и бореальных регионах. Учитывая быстрое потепление климата в арктических и бореальных регионах и связанные с ним обратные связи углеродного цикла с глобальной климатической системой, в этом обзоре доказывается важность быстрой интеграции микроволновой информации в науку о земном углеродном цикле в арктических и бореальных регионах.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/20/2941/2023/

Облака демонстрируют широкий спектр вертикальных морфологий, регулируемых определённой атмосферной динамикой и термодинамикой и связанных с разнообразием микрофизических свойств и радиационных эффектов. В этом исследовании новый набор данных CERES-CloudSat-CALIPSO-MODIS (CCCM) RelD1 используется для изучения морфологии и пространственного распределения различных типов вертикальной структуры облаков в течение 2007–2010 гг. Комбинированные активные и пассивные спутники обеспечивают более точную вертикальную структуру облаков, чем те, которые основаны только на пассивных формирователях изображений или микроволновых радиометрах. Авторы сгруппировали облака в 12 классов вертикальной структуры облаков в зависимости от того, как они расположены или перекрываются в трёх стандартных атмосферных слоях с пороговыми значениями давления 440 и 680 гПа. Для каждого из 12 типов вертикальной структуры облаков исследуются глобальные средние радиационные эффекты облаков в верхней части атмосферы, внутри атмосферы и на поверхности, а также профили скорости нагрева облаков. Наблюдения впоследствии используются для оценки вариаций общей, высокой, средней и низкой облачности в моделях CMIP6. Анализируются «исторический» эксперимент в период 1850–2014 гг. и два сценария (ssp245 и ssp585) в период 2015–2100 гг. Результаты наблюдений показывают существенную разницу в пространственной картине между различными типами вертикальной структуры облаков с наибольшим контрастом между высокой и низкой облачностью. Доля однослойных облаков в среднем почти в четыре раза больше, чем доля многослойных, со значительными географическими различиями, связанными с чётко различимыми режимами, что говорит о том, что перекрывающиеся облака ограничены регионом. Глобальные средние радиационные эффекты облаков показывают, что четыре типа вертикальной структуры облаков нагревают планету, а восемь из них охлаждают её. Длинноволновая составляющая определяет суммарный профиль скорости нагрева облаков, а профили скорости нагрева облаков многослойных облаков более изогнуты и сложны, чем профили однослойных, что приводит к сложной термической стратификации. Согласно долгосрочному анализу CMIP6, прогнозируемая общая доля облачности над сушей уменьшается быстрее, чем над океаном. Количество высоких облаков над океаном значительно увеличивается, а других типов облаков над сушей и океаном продолжает уменьшаться, помогая компенсировать сокращение общей доли облаков над океаном. Более того, делается вывод, что пространственная картина типов вертикальной структуры облаков не может быть существенно изменена изменением климата, а определяется только долей облачности. Эти результаты показывают, что в будущем следует уделять особое внимание долгосрочным наблюдениям вертикальной структуры облаков, чтобы лучше понять её реакцию на антропогенное воздействие и изменение климата.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/8169/2023/

Европейское космическое агентство запустило CryoSat-2 в качестве первой европейской ледовой миссии в 2010 году. Его усовершенствованный высотомер отвечал основным задачам, касающимся толщины морского льда и ледяных щитов. Ценность данных Cryosat-2 по глобальным океанам была признана, и с помощью CryoSat Ocean Processor были разработаны оперативные продукты. Новая орбита CryoSat-2 обеспечивает более плотное покрытие точек выборки по сравнению с другими спутниковыми альтиметрами. Продукт с координатной сеткой Национального океанографического центра по аномалиям уровня моря (NOCSLA) основан на интерполяции геофизических продуктов океана с использованием весов в пространстве и времени. Геофизический продукт океана предоставляет оперативные данные об океане высочайшего качества. NOCSLA представляет собой ежедневный продукт аномалий уровня моря с шагом ¼°, охватывающий неприбрежные океаны между [60° с.ш.; 60° ю.ш.] и период с января 2011 г. по октябрь 2020 г. В документе представлены методология и научные приложения NOCSLA. Наблюдаемые океанографические особенности сравниваются с продуктами других миссий, включая волны Россби и сигналы Эль-Ниньо. Результаты показывают хорошее совпадение с другими продуктами, подтверждая ценность данных Cryosat-2 для науки об океане и приложений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02300-1

Документирование неопределённости прогнозов изменения климата является основной целью мероприятий по взаимному сравнению, организованных для включения в отчёты Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК). Обычно каждый центр моделирования вносит свой вклад в этот процесс с одной или двумя конфигурациями своей климатической модели, соответствующими конкретному выбору значений «свободных параметров», являющихся результатом долгой и часто утомительной фазы «настройки модели». Сколько неопределённостей исключено из этого выбора, и как читатели отчётов МГЭИК и пользователи прогнозов климата могут быть введены в заблуждение этим упущением? Авторы показывают, как современные подходы к машинному обучению могут трансформировать подход к настройке климатических моделей, открывая путь к одновременному ускорению совершенствования моделей и количественной оценке параметрической неопределённости. Показано, как автоматический выбор конфигураций модели, определяемых различными значениями свободных параметров, может создавать разные «миры потепления», все из которых согласуются с современными наблюдениями за климатической системой.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf2758

Будущие изменения в осадках обычно оцениваются на основе моделирования климата, а достоверность таких прогнозов необходимо оценивать по их способности отражать наблюдаемые изменения в осадках. Авторы оценивают, насколько искусно историческое моделирование климата, используемое в проекте CMIP6, фиксирует наблюдаемые изменения среднего и экстремального количества осадков. Обнаружено, что историческое моделирование CMIP6 хорошо отражает наблюдаемые изменения осадков в больших частях Европы, Азии, северо-восточной части Северной Америки, частях Южной Америки и западной Австралии, тогда как в западной части Северной Америки и частях Африки очевидно наличие недостатков. В частности, в регионах со средним качеством представления наличие очень больших ансамблей может быть полезным для повышения точности моделирования. Моделирование CMIP6 является регионально эффективным, если оно фиксирует наблюдаемые (положительные или отрицательные) тренды, в то время как нехватка качества обнаруживается в регионах, характеризующихся отрицательными наблюдаемыми трендами осадков, где CMIP6 моделирует увеличение.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL102466