Образование морского льда в полярных регионах возможно, потому что градиент солёности или галоклин поддерживает стабильность водяного столба, несмотря на интенсивное охлаждение. Авторы демонстрируют, что это уникальное свойство воды играет центральную роль в поддержании полярного галоклина, а именно, что коэффициент теплового расширения морской воды увеличивается на один порядок между полярными и тропическими регионами. Используя полностью сопряжённую климатическую модель, они показывают, что даже при избыточных осадках морской лёд вообще не образовался бы, если бы при температуре около точки замерзания коэффициент теплового расширения не был намного ниже среднего значения для океана. Зависимость коэффициента теплового расширения от температуры главным образом необходима для сосуществования термически стратифицированных средних/низких широт и покрытых морским льдом океанов высоких широт, характерных для нашей планеты. Ключевым следствием является то, что нелинейность свойств воды оказывает влияние первого порядка на глобальный климат Земли и, возможно, экзопланет.

 

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq0793

 

Вопрос о том, как климат Земли стабилизируется в геологических масштабах времени, важен для понимания истории Земли, долгосрочных последствий антропогенного изменения климата и обитаемости планеты. Авторы количественно определяют типичную амплитуду прошлых глобальных колебаний температуры во временных масштабах от сотен до десятков миллионов лет и используют её для оценки наличия или отсутствия долгосрочных стабилизирующих обратных связей в климатической системе. Во временных масштабах между 4 и 400 тыс. лет назад флуктуации не растут с течением времени, что позволяет предположить, что стабилизирующие механизмы, такие как гипотетическая «обратная связь выветривания», оказывали доминирующее влияние в этом режиме. Колебания возрастают в более длительных масштабах времени, потенциально из-за тектонических или биологических изменений, вынуждающих выветривание действовать как климатическое воздействие и обратная связь. Эти более медленные флуктуации не показывают никаких признаков затухания, что означает, что случай, возможно, всё ещё играл незначительную роль в поддержании долгосрочной пригодности Земли для жизни.

 

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adc9241

 

Ключевой задачей науки о климате является прогнозирование долгосрочного глобального потепления, которое будет вызвано антропогенными выбросами парниковых газов. О долговременном потеплении можно судить по историческим климатическим данным, но этот ряд доказательств осложняется тем фактом, что антропогенные аэрозоли также вносят свой вклад в наблюдаемые климатические тренды. Здесь использованы спутниковые наблюдения для количественной оценки взаимосвязей между аэрозолями и облаками над глобальным океаном. Эти взаимосвязи снижают неопределённость воздействия на климат антропогенных аэрозолей и подразумевают, что глобальная температура, вероятно, более чувствительна к изменениям концентраций парниковых газов, чем это предсказывается недавними оценками климата.

То, как облака реагируют на антропогенные сульфатные аэрозоли, является одним из крупнейших источников неопределённости в радиационном воздействии на климат в индустриальную эпоху. Эта неопределённость ограничивает способность прогнозировать равновесную чувствительность климата — равновесное глобальное потепление после удвоения содержания CO₂ в атмосфере. Здесь использованы спутниковые наблюдения для количественной оценки взаимосвязи между сульфатными аэрозолями и низкоуровневыми облаками при тщательном контроле за метеорологией. Авторы объединили отношения с оценками изменения концентрации сульфатов примерно с 1850 г., чтобы ограничить совокупный радиационный форсинг. По их оценкам, опосредованный облаками радиационный форсинг антропогенных сульфатных аэрозолей составляет −1,11±0,43 Вт м⁻² над глобальным океаном (95% достоверности). Это ограничение подразумевает, что равновесная чувствительность климата, вероятно, находится в диапазоне от 2,9 до 4,5 К (достоверность 66%). Эти результаты показывают, что аэрозольное воздействие менее неопределённо, а диапазон равновесной чувствительности климата, вероятно, больше, чем в недавних оценках климата.

 

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2210481119

 

Несмотря на согласованные исследовательские усилия и обширные данные наблюдений, неопределённость чувствительности климата и аэрозольного воздействия (двух самых больших факторов, влияющих на неопределённость в отношении будущего потепления) остаётся значительной. Авторы подчёркивают резкое несоответствие, которое различные аэрозольные воздействия могут оказывать на прогнозы будущего потепления: сценарии, совместимые с Парижским соглашением, могут как легко соответствовать указанным предельным значениям потепления, так и полностью им не соответствовать, при этом используя правдоподобные выборки из Шестого оценочного доклада МГЭИК, оценивающие диапазоны неопределённости.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-022-01516-0

 

В то время как климатические модели предсказывают, что таяние ледникового щита Гренландии будет продолжать ускоряться с изменением климата, модели одновременно демонстрируют ограничения в определении наблюдаемых связей между его таянием и изменениями в атмосферной циркуляции в высоких широтах. Авторы закладывают наблюдаемые значения арктических ветров в климатическую модель с фиксированным антропогенным воздействием, чтобы количественно оценить влияние вращательного компонента крупномасштабной изменчивости атмосферной циркуляции над Арктикой на температурное поле и поверхностный баланс массы/энергии посредством адиабатических процессов. Показано, что недавние изменения, обусловленные антициклоническими аномалиями ветра в средней и верхней тропосфере и связанные с тропическим воздействием, объясняют половину наблюдаемого потепления поверхности Гренландии и ускорения таяния льда с 1990 г., вызывающего повышение уровня моря на ~0,2 мм/год за десятилетие. Кроме того, обнаружены следы этой наблюдаемой связи в палео-реанализах, охватывающих последние 400 лет, что усиливает озабоченность по поводу ограничений моделей при регистрации вызванных ветром адиабатических процессов, связанных с таянием ледникового щита Гренландии.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-34414-2

 

Понимание атмосферных воздействий осаждения солнечных энергетических частиц остаётся сложной задачей, от количественной оценки влияния на поле озона до последствий для температуры. И то, и другое необходимо для понимания связи между солнечными энергетическими частицами и изменчивостью регионального климата. Авторы использовали химико-климатическую модель для оценки важности эффекта солнечных энергетических частиц в позднюю зиму/весной в полярной стратосфере. При моделировании переходных процессов воздействие на NOy, озон и температуру недооценивается при использовании эффекта солнечных энергетических частиц в соответствии с текущими рекомендациями Проекта CMIP6. Результирующая температурная реакция в значительной степени маскируется общей динамической изменчивостью. Идеализированный эксперимент с влиянием солнечных энергетических частиц, воспроизводящий наблюдаемые уровни NOy, приводит к значительному снижению содержания озона (до 25%), охлаждению стратосферы (до 3 K) в конце зимы/весной. Эти результаты раскрывают несоответствие в отношении температурной реакции на вызванное солнечными энергетическими частицами уменьшение содержания озона в весеннее время и подчёркивают необходимость улучшения учёта влияния солнечных энергетических частиц при моделировании климата.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-34666-y

 

В то время как страны собираются в Шарм-эль-Шейхе, Египет, ведущие учёные-климатологи делятся новым отчётом в поддержку более эффективной политики.

Новый отчёт направлен на то, чтобы добавить дополнительную научную поддержку обширной академической литературе, поддерживающей обсуждение политики на Конференции сторон Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (COP27) в этом году. Отчёт «10 новых взглядов на науку о климате» был выпущен Future Earth, The Earth League и Всемирной программой исследования климата. По словам Мерседес Бустаманте (Mercedes Bustamante), члена редакционной коллегии отчёта, он дополняет научные отчёты, выпущенные Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК).

«В отличие от отчётов МГЭИК, которые не являются предписывающими политику, данный отчёт открыто нацелен на политиков — не только в национальных правительствах, но также в местных и региональных сферах, а также в частном и финансовом секторах», — говорит Бустаманте, соавтор МГЭИК и исследователь системной экологии в Университете Бразилиа в Бразилии.

«Отчёт основан на новых знаниях, которые появились за последние 12 месяцев… Каждый год мы начинаем после COP, и процесс продолжается до следующего COP», — пояснила Венди Бродгейт (Wendy Broadgate), директор глобального хаба Future Earth и член редакционной коллегии отчёта.

Отчёт этого года включает в себя опыт более 60 исследователей со всего мира, а также ещё 15 членов редакционной коллегии. «И мы уделяем очень пристальное внимание балансу знаний, пола и географии среди авторов», — добавила Бродгейт.

От адаптации до финансов, вот выводы этого года:

1. Идея «бесконечной адаптации» — это миф. Во многих частях мира общества и экосистемы уже сталкиваются с ограничениями в адаптации к изменению климата. «По мере повышения глобальной температуры адаптивные реакции становятся менее эффективными», — пишут авторы, и даже эффективные меры адаптации не смогут предотвратить все потери и ущерб. Авторы говорят, что усилия по смягчению последствий «крайне важны, чтобы избежать широкомасштабного нарушения пределов адаптации», и амбициозные планы адаптации неотложны.
2. Горячие точки уязвимости изобилуют в регионах, подверженных риску. Авторы отмечают, что в странах, наиболее уязвимых к последствиям изменения климата, уровень смертности от климатических опасностей в 15 раз выше, чем в наименее уязвимых. Сегодня около 1,6 миллиарда человек живут в крайне уязвимых районах Африки, Азии, Центральной Америки и Ближнего Востока, и ожидается, что к 2050 году их число удвоится. неустойчивость окружающей среды сочетается с социальной уязвимостью», — сказала Бустаманте. Авторы пишут, что приоритизация международных соглашений, защищающих поглотители углерода и горячие точки биоразнообразия, является одним из способов решения этой проблемы.
3. Взаимосвязь между климатом и здоровьем столкнётся с новыми угрозами. Изменение климата уже влияет на здоровье людей, животных и окружающую среду во всём мире и является причиной почти 40% смертей, связанных с жарой. Это будет и впредь приводить к увеличению числа лесных пожаров и вспышек заболеваний, передающихся через воду, и трансмиссивных заболеваний. Авторы предлагают странам рассмотреть цену бездействия и скорректировать свои бюджеты, чтобы убедиться, что они могут справиться с уязвимостями, связанными с климатом и здоровьем, и инвестировать в адекватную профилактику.
4. Возрастёт миграция, вызванная изменением климата. Экстремальные погодные явления уже вынуждают уязвимые группы населения перемещаться по всему миру, и миграция будет увеличиваться по мере того, как сообщества теряют способность адаптироваться. Авторы предлагают директивным органам перейти от реактивного реагирования (реагирования на чрезвычайные ситуации после их возникновения) к упреждающему подходу, включающему долгосрочное планирование и управление.
5. Безопасность человека требует климатической безопасности. Изменение климата может спровоцировать насилие, усугубив уже существующие конфликты и уязвимость. Российская операция на Украине, пишут авторы, выявила продовольственную и энергетическую уязвимость, связанную с зависимостью от ископаемого топлива. Авторы предполагают, что необходимы масштабные ответы на конфликт с участием региональных, национальных и международных институтов.
6. Устойчивое землепользование необходимо для достижения климатических целей. Вырубка лесов, связанная с сельским хозяйством, является одним из основных факторов изменения климата, и в то же время последствия изменения климата ставят под угрозу сельскохозяйственную деятельность. В отчёте говорится, что эффективная национальная политика, поддерживающая переход к более устойчивым и гибким методам управления земельными ресурсами, является одним из ключевых действий по более разумному и лучшему землепользованию.
7. Финансовые учреждения не достигают целей устойчивого развития. Авторы отмечают, что большинство современных методов устойчивого финансирования слишком знакомы: капитал используется в рамках существующих бизнес-моделей, а не в новых и эффективных способах борьбы с изменением климата. Финансовый сектор просто не движется с той скоростью, которая нужна миру для реальных действий по борьбе с изменением климата. В отчёте предлагается, чтобы лица, принимающие решения, могли решить эту проблему, разработать строгую политику и правила, требующие «высокого уровня прозрачности и точности в отчётности о выбросах, связанных с инвестициями, сбережениями и экономической деятельностью».
8. Миру необходимо срочно решить проблему потерь и ущерба. Поскольку инфраструктуре угрожают экстремальные явления, а регионы уступают территории из-за повышения уровня моря, потери и ущерб, связанные с изменением климата, уже стали реальностью во многих частях мира. Некоторые потери, отмечают авторы, могут быть рассчитаны в денежном выражении, но «существуют также неэкономические потери и ущерб, которые необходимо лучше понимать и учитывать». В отчёте предлагается, чтобы мир разработал скоординированный глобальный политический ответ на этот вызов.
9. Инклюзивное принятие решений имеет ключевое значение для устойчивого к изменению климата развития. Поскольку изменение климата так или иначе повлияет на всех людей, каждый должен иметь право голоса при выборе, который повлияет на его будущее. Авторы пишут, что инклюзивное принятие решений «приводит к лучшим и более справедливым результатам в отношении климата». Политика, поддерживающая разработку, оценку и расширение инициатив под руководством сообщества, является эффективным способом достижения климатической справедливости.
10. Мировое сообщество может разрушить структурные барьеры. В отчёте высказано предупреждение, что разрыв между национальными обязательствами и сокращениями выбросов, требуемыми Парижским соглашением, увеличивается. Мир застрял на социальных нормах, отдающих предпочтение непрерывному потреблению, и на бизнес-моделях, отдающих предпочтение непрерывному производству. Согласно отчёту, одним из способов преодоления этих структурных барьеров является создание и внедрение правовых инструментов для борьбы с неравенством и несправедливостью.

 

Ссылка: https://eos.org/articles/10-science-insights-for-cop27

 

Концентрации и элементарная стехиометрия взвешенных органических частиц углерода, азота, фосфора и потребности в кислороде для дыхания (C:N:P:-O₂) играют жизненно важную роль в характеристике и количественной оценке циклов морских элементов. Здесь представлена версия 2 глобального набора данных по органическому фосфору, углероду, кислороду для дыхания и азоту (GO-POPCORN). Версия 1 является ранее опубликованным набором данных о мелких частицах органического вещества из 70 различных исследований в период с 1971 по 2010 гг., а версия 2 состоит из данных, собранных в ходе недавних рейсов в период с 2011 по 2020 гг. Объединённый набор данных GO-POPCORN содержит 2673 парных измерения поверхностных POC/N/Р от 70° ю.ш. до 73° с.ш. во всех основных океанских бассейнах с высоким пространственным разрешением. Версия 2 также включает 965 измерений потребности в кислороде для дыхания органическим углеродом. Этот новый набор данных может помочь проверить и откалибровать биогеохимические модели глобального океана следующего поколения с гибкой стехиометрией элементов. Ожидается, что включение переменной C:N:P:-O₂ в модели поможет улучшить оценки ключевых биогеохимических потоков океана, таких как экспорт углерода, фиксация азота и реминерализация органического вещества.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-022-01809-1

 

 

Большие данные о Земле накапливаются быстрыми темпами, что создаёт проблемы для их понимания и использования, но новые инструменты и приложения позволяют проводить анализ и повышают удобство использования для политиков. 

 

Накапливается постоянно увеличивающийся объём данных о планете Земля. Эти данные «большие» не только по размеру, но и по сложности, разным форматам и разным научным дисциплинам. Новые методы и платформы, такие как облако, используются для обработки, анализа и обмена большими данными. В новой книге «Аналитика больших данных в науках о Земле, атмосфере и океане», недавно опубликованной в серии специальных публикаций AGU, рассматриваются новые инструменты, используемые для анализа и отображения быстро растущего объёма данных о Земле. Ведущие редакторы подробнее рассказали о больших данных в контексте наук о Земле и описали некоторые достижения и проблемы в их анализе.  

Как бы вы объяснили «большие данные» и «большие данные о Земле» неспециалисту? 

Большие данные можно найти в каждой академической области. В нашей области науки «большие данные о Земле» — это данные о планете: океане, суше, атмосфере и климате. 

Зачем нам нужны большие данные о Земле? 

Земля представляет собой сложную систему, и она постоянно меняется. Например, в последнем отчёте Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) описывается беспрецедентная скорость глобального потепления климата за последние 200 лет, что привело к росту температуры океана, повышению уровня моря, усилению осадков и наводнений, новым рекордам волн тепла, засухам и постоянно растущему дефициту пресной воды. 

Многие учёные во всём мире изучают эти изменения — проводят наблюдения, анализируют данные и создают модели. При этом они генерируют огромное количество информации. 

Аналитика данных Big Earth — это применение всё более сложных инструментов для анализа и отображения данных. Это может позволить исследователям и лицам, принимающим решения, быстро понять текущее состояние нашего изменяющегося климата и сделать действенные прогнозы для спасения жизней и изменения курса нашего ухудшающегося климата. 

Какие типы больших данных о Земле анализируются? 

Анализируемые данные варьируются от спутниковых до сейсмических, изучающих структуру Земли. Анализ этих данных заимствован как из традиционных научных анализов, так и из инструментов, разработанных для бизнес-приложений. Эти типы анализа данных разрабатываются университетскими и исследовательскими группами, и они всё больше вызывают интерес у компаний. От Google Earth Engine до 10 лучших тенденций науки о данных Zuci System на 2022 год и до Программы распространения открытых данных NOAA — всё больше внимания уделяется большим данным о Земле и их анализу. Эти типы анализа всё больше полагаются на возможности облачного хранения и обработки, поскольку объём данных и необходимые вычислительные ресурсы выходят за рамки локальных. 

Какие инструменты или методы используются для анализа больших данных о Земле?  

Анализ системы Земли является многогранной и многовариантной задачей. Он включает в себя высокомасштабируемые решения для обработки данных, позволяющие быстро преобразовывать необработанные телеметрические данные со спутников наблюдения Земли в продукты научного качества, оптимизированные для анализа и гармонизирующие рамки для совместного анализа, ассимилировать их по запросу для передовых численных моделей и прогнозов на основе машинного обучения. 

Облачные и высокопроизводительные вычисления стали повсеместными для решения проблемы больших данных. Многие традиционные методы анализа были усовершенствованы, чтобы продвигать параллельные вычисления с общей памятью и методологии множественных вычислений. Отрадно видеть постоянные инвестиции со стороны агентств и университетов в решение различных аспектов системы Земли с использованием широкого спектра данных науки о Земле для демонстрации и проверки их методов. 

Наука с открытым исходным кодом имеет жизненно важное значение для разработки воспроизводимых, устойчивых и проверенных сообществом решений для анализа больших данных. Большая часть данных, в том числе спутниковых, бортовых, наземных, сейсмических и модельных, распространяется через официальные архивы, такие как NASA, NOAA, Геологическая служба США, ЕSА и различные академические организации.

Как продвинулась аналитика больших данных о Земле за последние годы?  

Аналитика больших данных стала ответом на возможность сбора более крупных и сложных данных и запуска более крупных и подробных моделей в более длительных временных масштабах путём разработки анализов для более крупных и сложных наборов данных. Многие из этих анализов используют преимущества расширенного доступа к вычислениям через облачные сервисы. Благодаря Интернету вещей* и таким концепциям, как граничные и туманные вычисления, расширяются возможности анализа данных ближе к месту их сбора. 

Какие проблемы возникают при попытке полностью внедрить аналитику больших данных Земли?  

Потоки данных с новых платформ и датчиков, таких как недавно выпущенный GOES-T, ясно показывают, что количество больших данных о Земле будет только увеличиваться.

В последние годы произошёл значительный прогресс в области управления и обработки больших данных о Земле, но эти всё более крупные наборы данных по-прежнему остаются сложными для анализа. В конечном счёте, способность извлекать знания из этого изобилия данных будет напрямую зависеть от способности разрабатывать и применять методы для их анализа.

Кому будет полезна эта книга?  

Большие данные о Земле полезны широкому кругу учёных-экологов, от географов до океанографов и климатологов. 

Разработчики политики могут использовать полезные данные для принятия решений и их реализации. Эта книга может быть использована профессионалами в области геоинформатики, работающими над обеспечением обработки больших данных о Земле, а также учёными или инженерами, которым требуется обработка больших данных о Земле для поддержки их исследований и разработок. 

Это также будет полезно для неспециалистов, которые ищут введение в тему, например, для компаний, занимающихся анализом больших данных о Земле. 

Глава 1 находится в свободном доступе. Посетите страницу книги на Wiley.com и нажмите «Прочитать отрывок» под изображением обложки.

* Интернет вещей — это множество физических объектов, подключённых к интернету и обменивающихся данными.

 

Ссылка: https://eos.org/editors-vox/analyzing-big-earth-data-progress-challenges-opportunities

 

Документом предусмотрено, что требования к «зеленому» строительству адаптируют под снижение выбросов парниковых газов. Проекты, призванные сделать городскую среду комфортной для жителей, будут направлены на адаптацию городов к происходящим климатическим изменениям. 

 

Ссылка: http://government.ru/news/46950/