Исторически сложилось так, что наблюдательная информация об атмосферной температуре была достаточно скудной. Последние достижения в области спутниковых наблюдений позволяют по-новому взглянуть на тонкую структуру свободной атмосферы, при этом верхняя тропосфера и нижняя стратосфера составляют важные компоненты климатической системы. Это необходимое условие для понимания сложных процессов в этой части атмосферы, которая, как известно, также оказывает большое влияние на приземный климат. Последние климатические наблюдения с беспрецедентным разрешением показывают резкое потепление атмосферы. Тропическая верхняя тропосфера уже прогрелась примерно на 1 К за первые два десятилетия XXI века. Тропосферное потепление распространяется на нижнюю стратосферу в тропиках и средних широтах южного полушария, формируя заметную межполушарную асимметрию в структуре температурного тренда. Вместе с сезонными трендами в стратосфере это указывает на возможное изменение стратосферной циркуляции.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-023-28222-x

Национальные климатические учреждения структурируют процесс разработки политики по смягчению последствий изменения климата и формируют цели и результаты климатической политики. Страны, в частности, создавали научные организации, принимали климатические законы и создавали новые агентства. Авторы приводят первое систематическое сравнение климатических учреждений по 21 стране среди крупнейших эмитентов парниковых газов. Опираясь на исходный набор данных, они идентифицируют в кластерном анализе «снизу-вверх» четыре национальные модели управления климатом: климатические технократии, сторонники климатического развития, сторонники углеродных фрагментов и «централисты» углерода. Эти национальные модели управления климатом связаны с политическими амбициями и эффективностью. Климатические технократы и сторонники развития, как правило, набирают более высокие баллы, чем сторонники углеродных фрагментов и «централисты», в отношении политических амбиций и результатов. Относительная амбициозность национальных моделей управления связана только с некоторыми макроинституциональными и макроэкономическими особенностями. Это предполагает возможность для национальных и международных директивных органов инвестировать в создание национальных климатических институтов в разных странах для укрепления потенциала климатической политики.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-022-01589-x

2022 год запомнится как третий год подряд в условиях Ла-Нинья. Необычайно разрушительные наводнения произошли в Пакистане, а многолетняя засуха на востоке Южной Америки, западе США и на Африканском Роге ещё более усилилась. 

В глобальном круговороте воды преобладали более тёплые, чем в среднем, океанские воды в западной части Тихого океана и холодные воды - в восточной в сочетании с отрицательным диполем Индийского океана, с относительно тёплой морской водой в восточной и северной частях Индийского океана и прохладной - в его западной части. 

В результате в начале года в Южной Азии образовалась волна тепла, за которой последовал мощный муссон с необычно обильными осадками, вызвавший наводнения и оползни в Пакистане, Афганистане, Индии, Таиланде, Камбодже, Австралии и ряде других стран. 

Между тем количество осадков в Северной и Южной Америке, Африке и Центральной Азии было ниже среднего, что усугубило засушливые условия на западе США, в центре Южной Америки и на Африканском Роге. 

Летом 2022 года в Западной Европе и большей части Китая жара и засуха были отмечены волнами тепла и засухой, когда реки и озёра высохли, прежде чем вернуться к близким к средним условиям в конце года. 

Глобальные осадки — усреднённые за год и по всей площади суши — были очень близки к средним значениям примерно за 2000 год. Однако в последние два десятилетия наблюдались повышение температуры и снижение влажности воздуха, увеличение теплового стресса и потребности в воде для людей, сельскохозяйственных культур, равно как и для экосистем. 

В конце 2022 года засушливые условия сохранялись в Центральной Азии, некоторых частях Северной и Южной Америки и на некоторых островах в западной части Тихого океана, что указывает на риск усиления или нового развития засух.

Полный текст доклада можно найти по адресу: https://wenfo.org/globalwater/wp-content/uploads/2018/09/GlobalWaterMonitor_2022_SummaryReport.pdf

Ссылка: https://wenfo.org/globalwater/2022report/

Описываются два новых метода, которые в сочетании друг с другом могут использоваться для пространственно-временного анализа скорости ветра и высоты волн, тем самым способствуя глобальным исследованиям климата. Во-первых, авторы предлагают уникальный подход к обеспечению надёжности, особенно подходящий для многомерных структурных и экологических динамических системных откликов, численно смоделированных или наблюдавшихся в течение значительного временного диапазона, что даёт репрезентативные эргодические временные ряды. Далее в этой работе представлен новый метод экстраполяции деконволюции*, применимый к широкому спектру экологических и инженерных приложений. Классические подходы к надёжности не могут справиться с динамическими системами высокой размерности и откликами со сложной взаимной корреляцией. Общеизвестно, что совместное изучение скорости ветра и высоты волны представляет собой очень сложную, многомерную, нелинейную систему в окружающей среде. Кроме того, глобальное потепление является важным элементом, влияющим на океанские волны на протяжении многих лет. Кроме того, метод обеспечения надёжности экологических систем имеет решающее значение для конструкций, работающих в любом конкретном регионе и в реальных и часто суровых погодных условиях. Это исследование демонстрирует эффективность предложенного подхода, применяя его к одновременному прогнозированию скорости ветра и высоты волн у буёв NOAA в северной части Тихого океана. Это исследование направлено на оценку современного подхода, извлекающего важную информацию об экстремальных откликах из наблюдаемых временных диаграмм.

*Деконволюция (обратная свёртка) — в математике операция, обратная свёртке сигналов.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-023-28136-8 

Выгоды лесонасаждения, связанные с климатом, зависят от баланса зачастую противоречащих друг другу эффектов - биогеохимических (поглощение углерода) и биогеофизических (радиационный баланс). Известно, что эти эффекты варьируются в континентальном масштабе (например, от бореальных до тропических регионов). Авторы показывают в четырёхлетнем исследовании, что биогеохимический и биогеофизический баланс в парных лесных и нелесных экосистемах на коротких расстояниях (примерно 200 км) и при чрезмерном градиенте засушливости (индекс засушливости от 0,64 до 0,18) может резко измениться. Время, необходимое для того, чтобы эффект охлаждения лесов за счет секвестрации углерода превзошел эффекты потепления, связанные с уменьшением альбедо лесов и подавлением длинноволнового излучения, сократилось с 213 лет в самых засушливых местах до 73 лет в промежуточных и 43 лет в самых влажных местах. Связанные с климатом преимущества лесонасаждений, которые ранее рассматривались в больших пространственных масштабах, должны учитываться при высоком пространственном разрешении в программах смягчения последствий изменения климата, направленных на использование преимуществ обширных нелесных засушливых регионов.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-023-00678-9

Минеральные пылевые аэрозоли влияют на энергетический баланс Земли посредством взаимодействия с радиацией, облаками, химическим составом атмосферы, криосферой и биогеохимическими процессами. В этом обзоре обобщены указанные взаимодействия и оценены результирующие воздействия пыли и изменений в ней на глобальный климат и его изменение. Суммарный эффект взаимодействия пыли на глобальный энергетический баланс Земли — эффективное радиационное воздействие пыли — составляет −0,2 ± 0,5 Вт м⁻² (доверительный интервал 90%), что позволяет предположить, что пыль в итоге имеет охлаждающий эффект. Глобальная масса пыли увеличилась на 55 ± 30% с доиндустриальных времен, в основном за счёт увеличения её из Азии и Северной Африки, что привело к изменениям в энергетическом балансе Земли. Действительно, это увеличение количества пыли привело к глобальному среднему эффективному радиационному воздействию, равному −0,07 ± 0,18 Вт м⁻², что несколько противодействует парниковому потеплению. Существующие климатические модели и оценки климата не отражают историческое увеличение содержания пыли и, таким образом, не учитывают результирующее радиационное воздействие, искажающее прогнозы изменения климата и оценки чувствительности климата. Модельные оценки будущих изменений массы пыли сильно расходятся и являются очень неопределёнными. Таким образом, необходима дальнейшая работа по уточнению радиационного воздействия пыли на климат и улучшению учёта пыли в климатических моделях.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-022-00379-5

Оксиды азота (NOx = NO₂ + NO) играют центральную роль в каталитическом образовании тропосферного озона. Двуокись азота (NO₂) недавно вновь стала ключевым объектом мер по контролю за загрязнением воздуха, и данные наблюдений указывают на ограниченное понимание поведения озона в средах с высоким содержанием NOx. Таким образом, полное понимание механизмов, контролирующих быстрые атмосферные циклы между озоном (O₃)–оксидом азота (NO)–NO₂ в режимах с высоким содержанием NOx на поверхности, имеет первостепенное значение, но остаётся сложным из-за конкурирующих динамических и химических эффектов. Авторы представляют долгосрочные измерения методом вихревой ковариации O₃, NO и NO₂ над городской территорией, позволяющие выделить важные физические и химические процессы. В обобщённом виде полученные результаты показывают, что осадочный поток O₃ вблизи поверхности в городской среде ничтожен по сравнению с потоком, обусловленным химическими превращениями O₃. Это приводит к недооценке соотношения Лейтона* и является ключевым процессом для изменения отношения смеси NO2 в городах. Как следствие, первичные выбросы NO₂ были значительно завышены.  

*Соотношение Лейтона представляет собой уравнение, определяющее концентрацию тропосферного озона в районах, загрязнённых присутствием оксидов азота.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add2365

Изменение климата усиливает засушливые и жаркие экстремальные явления, однако механизм, рамки и временные масштабы причинно-следственных связей между ними остаются недостаточно изученными. Используя концепцию системной динамики, авторы исследуют разномасштабные взаимодействия в сетях экстремальных явлений «сухое-жаркое» и «жаркое-сухое» и количественно определяют величину, временной масштаб и физические факторы каскадных эффектов засухи при высоком нагреве и обратного по всему миру. Обнаружено, что места, демонстрирующие исключительно сильные «горячие точки» для экстремумов от сухого к жаркому и от жаркого к сухому, как правило, совпадают. Однако каскадные эффекты сильно различаются по временной шкале взаимодействия, гидроклиматическим факторам и чувствительности к изменениям в континууме «почва-растение-атмосфера» и фоновой засушливости. Каскадный эффект засухи при высоком нагреве в «горячих точках» достигает своего пика сразу же из-за комбинированного влияния дефицита давления водяного пара, потенциальной эвапотранспирации и количества осадков. Напротив, в пиках каскадных эффектов нагрева при засухе постепенно преобладали одновременные изменения потенциальной эвапотранспирации, количества осадков и суммарной радиации, при этом эффект дефицита давления водяного пара строго контролировался изогидричностью* экосистемы и фоновой засушливостью. Представленные результаты помогают улучшить понимание причинно-следственных связей и предсказуемость сложных экстремальных явлений и вызванных ими последствий.

*Изогидричность – способность сохранять постоянство концентрации водородных ионов (Словарь медицинских терминов)

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-35748-7

Арктика — это регион на Земле, который нагревается быстрее всего. В дополнение к росту среднего значения переменных, связанных с температурой, на арктические экосистемы влияют всё более частые экстремальные погодные явления, вызывающие нарушение в арктических экосистемах. Авторы представляют новый набор данных биоклиматических индексов, актуальных для изучения изменений экосистем арктической суши. Набор данных, названный ARCLIM, состоит из нескольких климатических индексов и типов событий для северных высокоширотных участков суши (> 45° с.ш.). Индексы рассчитываются на основе почасовых данных реанализа ERA5-Land за 1950–2021 гг. на пространственной сетке с разрешением 0,1 градуса (~ 9  км). Индексы представлены тремя подмножествами: (1) годовые значения за 1950–2021 гг.; (2) средние условия по климатологии 1991–2020 гг.; и (3) временные тренды за 1951–2021 гг. 72-летние временные ряды различных индексов климата и типов событий рисуют полную картину возникновения и повторяемости экстремальных погодных явлений и климатической изменчивости изменяющегося арктического биоклимата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-01959-w

Чёрный углерод, попадающий в атмосферу при неполном сгорании ископаемого топлива и биомассы, оказывает суммарное нагревающее воздействие на неё и снижает альбедо при отложении на льду и снегу; точное знание его прошлых выбросов имеет важное значение для количественной оценки и моделирования связанных с ними глобальных воздействий на климат. Хотя подходы «снизу-вверх» обеспечивают исторические оценки выбросов чёрного углерода, широко используемые в моделях системы Земля, они плохо согласуются с наблюдениями до конца ХХ века. Авторы используют метод объективной инверсии, основанный на подробном моделировании атмосферного переноса и отложений, для реконструкции выбросов за период с 1850 по 2000 гг. по тринадцати наборам данных ледяных кернов Северного полушария. Обнаружены существенные расхождения между реконструированными выбросами чёрного углерода и существующими оценками, сделанными с использованием подхода «снизу-вверх», которые не полностью охватывают сложные пространственно-временные структуры выбросов. Выводы авторов подразумевают необходимость внесения изменений в существующие исторические оценки радиационного воздействия чёрного углерода с потенциальными последствиями для чувствительности климата в соответствии с наблюдениями.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-35660-0