Разделение антропогенного и естественного вкладов в глобальное потепление имеет решающее значение для понимания и прогнозирования изменения климата, но это трудно сделать из-за сложности климатической системы. Авторы пытаются решить эту проблему, оценивая антропогенное воздействие с должным учётом его долговременного сохранения. Таким образом, предлагается подход, основанный на данных, для разделения наблюдаемых тенденций в глобальном и региональном масштабах на антропогенные и естественные тенденции. Обнаружено, что существует непрерывная антропогенная тенденция к глобальному потеплению с начала прошлого века, даже во время недавнего периода, когда оно прерывалось. В региональных масштабах антропогенно обусловленные тренды между регионами обнаруживаются на аналогичном уровне, тогда как неравномерное распределение трендов потепления между регионами может быть связано с естественными причинами. Эти результаты дают новое представление о потеплении климата, а предложенный подход открывает новую перспективу для исследований атрибуции.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL102232

Авторы сравнивают арктическое усиление (AУ), полученное двумя моделями системы Земли CESM1 и CESM2, в рамках CEMIP5 и CEMIP6 (проект взаимного сравнения связанных моделей, фазы 5 и 6, соответственно). Оказалось, что модель CESM1 воспроизводит недавние высокие значения AУ, выведенные из наблюдаемой температуры, гораздо лучше, чем CESM2. Коэффициент корреляции в период 1970–2012 гг. между АУ, смоделированной в CESM1, и наблюдаемой составляет 0,47, тогда как симуляция CESM2 приводит к антикорреляции r = −0,53. Даже более успешная модель (CESM1) не способна воспроизвести недавние высокие значения AУ, равные 4–5. Основной причиной этой недостатка является переоценка моделью скорости роста средней глобальной температуры в годы после 1990-ого. Когда модельный тренд средней глобальной температуры CESM1 заменяется в выражении для AУ наблюдаемым температурным трендом, коэффициент корреляции увеличивается с 0,47 до 0,75. Модель CESM1 является одной из лучших североамериканских моделей в моделировании AУ, в то время как модель CESM2 является одной из наименее успешных.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/5/820

Волны тепла могут вызывать серьёзные социально-экономические и экологические последствия. Прогнозируется, что наблюдаемое увеличение их частоты, интенсивности и продолжительности будет продолжаться по мере глобального потепления. Этот обзор синтезирует состояние знаний и научные проблемы. В нём обсуждаются различные аспекты, связанные с определением, инициирующими механизмами, наблюдаемыми изменениями и будущими прогнозами волн тепла, а также новые направления исследований по субсезонным прогнозам и конкретным типам волн тепла. Также выявлены пробелы, ограничивающие прогресс, и определены приоритеты будущих исследований. В целом, физические движущие силы волн тепла изучены недостаточно, отчасти из-за трудностей количественной оценки их взаимодействия и реакции на изменение климата. Влияющие факторы передают процессы в различных пространственно-временных масштабах, от глобального потепления и крупномасштабной атмосферной циркуляции до региональных и локальных факторов в зоне воздействия и в подветренных районах. Хотя некоторые термодинамические процессы были идентифицированы, отсутствует понимание динамических аспектов, региональных воздействий и обратных связей, а также их будущих изменений. Это затрудняет атрибуцию региональных тенденций и отдельных событий и снижает точность прогнозов, а также качество региональных прогнозов. Устойчивые сети наблюдений, модели различной сложности, методологические подходы, основанные на описаниях, и искусственный интеллект открывают новые возможности для понимания процессов и междисциплинарных исследований.

Ссылка: https://www.researchgate.net/publication/370312902_Heat_waves_Physical_understanding_and_scientific_challenges

Ожидается, что быстрое потепление в Арктике приведёт к широкомасштабной деградации многолетней мерзлоты. Однако наблюдения показывают, что специфические для участка условия (растительность и почвы) могут компенсировать реакцию многолетней мерзлоты на изменение климата. В данной статье подведены итоги 43-летних межгодовых наблюдений за сезонными оттепелями в тундровых ландшафтах, окружающих Марре-Сале на западном побережье полуострова Ямал, на северо-западе Сибири. Этот надёжный набор данных включает характерный для ландшафта климат, толщину активного слоя, влажность почвы и наблюдения за растительностью в различных масштабах. Долгосрочные тренды этих иерархически масштабированных наблюдений показывают, что дренированные ландшафты проявляют наиболее выраженную реакцию на изменение климатических условий, в то время как ландшафты влажных тундр демонстрируют уменьшение мощности активного слоя, а ландшафты речных пойм не показывают изменений в деятельном слое. Медленное увеличение глубины сезонного протаивания, несмотря на значительное потепление, наблюдаемое в последние четыре десятилетия на полуострове Ямал, можно объяснить утолщением мохового покрова и оседанием земной поверхности по мере оттаивания и уплотнения переходного слоя (верхний горизонт многолетнемёрзлых грунтов, богатых льдом). Неравномерное распространение отдельных растительных сообществ, в первую очередь мхов, вносит существенный вклад в пространственную изменчивость, наблюдаемую в динамике деятельного слоя. Основываясь на этих выводах, авторы рекомендуют, чтобы в региональных оценках многолетней мерзлоты использовалась средняя мощность активного слоя в ландшафтном масштабе, которая взвешивает пропорции различных типов ландшафта.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2076-3263/13/5/129

Хранилище углерода в океане играет жизненно важную роль в определении реакции углерода на выбросы и изменчивости углеродного цикла. Однако из-за сильной региональной и временной изменчивости океана редкие наблюдения за углеродом ограничивают современное понимание исторических изменений содержания углерода. Профили температуры и солёности океана более широко распространены и быстро пополняются благодаря автономным программам, поэтому авторы изучают, как профили температуры и солёности могут предоставить информацию для реконструкции запасов углерода в океане с оптимальной ансамблевой интерполяцией. Здесь оптимальная интерполяция по ансамблю используется для реконструкции содержания углерода в океане с использованием синтетических наблюдений за температурой и солёностью Арго с примерами для кадастров углерода как в верхних 100 м, так и в верхних 2000 м. При рассмотрении реконструкции верхнего 100-метрового запаса углерода согласованные взаимосвязи между углеродом в верхних слоях океана, температурой, солёностью и атмосферной концентрацией CO₂ приводят к оптимальным решениям, отражающим контроль недонасыщенности, растворимости и щёлочности. Вневыборочные реконструкции верхних 100 м показывают, что в большинстве регионов тенденция содержания углерода в океане и более 60% изменчивости без тренда могут быть реконструированы с использованием локальных измерений температуры и солёности с лишь небольшими изменениями при рассмотрении синтетических профилей, согласующихся с нерегулярным отбором проб Арго. Расширение метода для реконструкции верхних 2000 м показывает, что неопределённость модели на глубине ограничивает возможности реконструкции. Влияние этих неопределённостей на реконструкцию запасов углерода в слоях больших 2000 м невелико, и полные реконструкции с историческими местоположениями Арго показывают, что этот метод может реконструировать региональную межгодовую и десятилетнюю изменчивость. Таким образом, оптимальная интерполяция, основанная на взаимосвязях моделей в сочетании с гидрографическими измерениями, может предоставить ценную информацию об изменениях глобальных запасов углерода в океане.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/20/1671/2023/

Фенология растений регулирует углеродный цикл и взаимодействие суши и атмосферы. В настоящее время климатические модели часто расходятся с наблюдениями за сезонным циклом роста растительности, частично из-за того, как измеряется и моделируется начало весны. Авторы используют показатели, основанные как на температуре, так и на индексе площади листа (LAI), чтобы охарактеризовать начало весны в моделях CMIP6. Хотя исторические сроки значительно различаются в разных моделях, большинство согласны с тем, что весна в последние десятилетия наступала и будет продолжать наступать раньше с будущим потеплением. По Северному полушарию за периоды 1950–2014, 1981–2014 и 2015–2099 гг. в историческом моделировании и моделировании по сценарию SSP5-8.5 термические индикаторы оценивают весеннее продвижение на -0,7 ± 0,2, -1,4 ± 0,4 и -2,4 ± 0,7 дня/10 лет, в то время как показатели на основе LAI на -0,4 ± 0,3, -0,1 ± 0,3 и -1 ± 1,1 дня/10 лет. Таким образом, индикаторы, основанные на LAI, демонстрируют меньшую тенденцию к более раннему началу весны, что приводит к тому, что неопределённости, связанные с различными индексами, бывают такими же или большими, чем неопределённость модели. Согласование этих несоответствий имеет решающее значение для понимания будущих изменений в начале весны.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL102833

Показано, что недавно разработанный подход к гибридному моделированию, сочетающий машинное обучение с моделью глобальной циркуляции атмосферы (AGCM), может служить основой для регистрации атмосферных процессов, не охватываемых AGCM. Качество этого подхода иллюстрируется тремя примерами из многолетнего эксперимента по моделированию климата. Первый пример демонстрирует, что гибридная модель может отразить внезапное стратосферное потепление, динамический природный процесс, не охватываемый AGCM низкого разрешения. Второй и третий примеры показывают, что введение кумулятивных шестичасовых осадков и температуры поверхности моря в качестве прогностических переменных на основе машинного обучения улучшает описание климатологии осадков и приводит к реалистичному сигналу ЭНЮК в температуре поверхности моря и атмосферном приземном давлении.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL102649

В городах, как правило, теплее, чем на прилегающих к ним сельских территориях, явление, известное как городской остров тепла (ГОТ). Эффекту ГОТ часто сопутствует ещё одно явление, называемое городским сухим островом (ГСО), при котором влажность городских земель ниже, чем влажность окружающих сельских. ГОТ усугубляет тепловой стресс у городских жителей, тогда как ГСО может вместо этого облегчить, поскольку человеческое тело может лучше справляться с жаркими условиями при более низкой влажности за счёт потоотделения. Относительный баланс между ГОТ и ГСО, измеряемый изменениями температуры влажного термометра (Tw), является ключевым, но в значительной степени неизвестным фактором, определяющим тепловой стресс человека в условиях городского климата. Авторы показывают, что Tw уменьшается в городах в сухом и умеренно влажном климате, где ГСО более чем компенсирует ГОТ, но увеличивается во влажном климате (летние осадки более 570 миллиметров). Эти результаты получены в результате анализа данных городских и сельских метеостанций по всему миру и расчётов с использованием модели городского климата. Во влажном климате городская дневная Tw на 0,17 ± 0,14 градусов Цельсия (среднее ± 1 стандартное отклонение) выше сельской Tw летом, в первую очередь из-за более слабого динамического перемешивания городского воздуха. Это приращение Tw невелико, но из-за высокого фонового Tw во влажном климате его достаточно, чтобы вызвать у городских жителей от двух до шести дополнительных дней опасного теплового стресса за лето в современных климатических условиях. Прогнозируется, что риск экстремально влажной жары в будущем возрастёт, и эти городские эффекты могут ещё больше усилить его.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41586-023-05911-1

Впервые получены высокие пространственные и временные данные о потере льда на ледниках во всём мире с помощью интерферометрической радиолокационной альтиметрии CryoSat-2. Показано, что в период 2010 - 2020 гг. ледники теряли в общей сложности 272 ± 11 Гт льда в год, что эквивалентно потере 2% их общего объёма за 10-летний период исследования. Используя простую параметризацию, авторы показали, что в этот период аномалия поверхностного баланса массы доминировала в балансе массы, составляя 89% ± 5% от общей потери льда. На аномалию расхода льда приходится 11% ± 1% от общей потери льда, а при исключении участков, ограничивающих сушу, 28% ± 2% потери льда. Сильные аномалии стока обнаруживаются в районах с меняющимися океаническими условиями, например, в Баренцевом и Карском морях или в Антарктиде, а также в районах, окаймленных озёрами и фьордами в Патагонии.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL102954

Неопределённость в эффективном радиационном воздействии (ERF) климата в первую очередь возникает из-за неизвестного вклада аэрозолей, которые воздействуют на радиационные потоки напрямую и через изменение свойств облаков. Использование климатической модели с фиксированной температурой поверхности моря, но возмущёнными атмосферными аэрозольными нагрузками позволяет оценить, насколько сильно баланс радиационной энергии планеты был нарушен увеличением содержания аэрозолей с доиндустриальных времён. Метод приближённого частичного радиационного возмущения (APRP) дополнительно разделяет вклады в прямое воздействие от рассеяния и поглощения аэрозолей и в косвенное воздействие от вызванных аэрозолями изменений рассеяния, количества и поглощения облаков, а также влияния аэрозолей на альбедо поверхности. Авторы сравнивают свои и ранее опубликованные оценки эффективного радиационного воздействия аэрозолей, полученные на основе APRP, и обнаруживают, что они немного смещены в результате больших, но компенсирующих ошибок. Эти отклонения являются самыми большими для прямого воздействия аэрозоля из-за недооценки поглощения аэрозоля. Коррекция этих смещений устраняет невязки и приводит к лучшему согласию с наземными оценками. Метод APRP – при правильном применении – остаётся высокоточным и эффективным методом диагностики ERF аэрозолей, он во всех случаях обеспечивает количественную оценку отдельных факторов, вносящих вклад в ERF.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2023/egusphere-2023-689