Ожидается, что изменение климата повлияет на функционирование всей системы Земли. Однако обнаружить изменения в динамике экосистемы и связать такие изменения с антропогенным изменением климата непросто. Авторы анализируют динамику растительности на 100 участках, представляющих разнообразные типы наземных экосистем, используя данные дистанционного зондирования за последние 40 лет и динамическую модель роста растений, основанную на климатических данных реанализа. Обнаружены изменения в активности растительности для всех типов экосистем и то, что эти изменения можно отнести к тенденциям динамики в параметрах климатической системы. Экосистемы в засушливых и тёплых местах в первую очередь реагировали на изменения влажности почвы, тогда как экосистемы в более прохладных местах - на изменения температуры. Также обнаружено, что воздействие удобрения CO₂ на растительность* ограничено, возможно, из-за маскировки другими факторами окружающей среды. Наблюдаемое переключение тренда широко распространено, и в нём преобладают переходы от озеленения к потемнению, это позволяет предположить, что многие из изученных экосистем накапливают меньше углерода. Данное исследование выявляет чёткий отпечаток изменения климата в изменениях, демонстрируемых наземными экосистемами за последние десятилетия.

*Эффект удобрения CO₂ вызывает повышенную скорость фотосинтеза , ограничивая транспирацию листьев у растений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-022-01114-x

В последние десятилетия площадь арктического морского льда резко сократилась зимой, когда ожидается, что морской лёд восстановится после сезона таяния. Неясно, в какой степени атмосферные процессы, такие как атмосферные реки, интенсивные коридоры переноса влаги, способствуют этому сокращению. Используя наблюдения и климатическое моделирование, авторы обнаружили устойчивое увеличение повторяемости атмосферных рек в начале зимы над Баренцевым и Карским морями и центральной Арктикой в период 1979–2021 гг. Влага, переносимая более частыми атмосферными реками, усилила поверхностную нисходящую длинноволновую радиацию и осадки, вызвала более сильное таяние тонкого и хрупкого ледяного покрова и замедлила сезонное восстановление морского льда, на долю которого приходится 34% сокращения морского ледяного покрова в бассейне Баренцева и Карского морей и центральной Арктики. Серия экспериментов с модельным ансамблем показывает, что, помимо равномерного увеличения числа атмосферных рек в ответ на антропогенное потепление, изменчивость тропической части Тихого океана также вносит свой вклад в наблюдаемые изменения атмосферных рек в Арктике.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01599-3

Тропические экосистемы хранят более половины мирового надземного живого углерода в виде биомассы, и доступность воды играет ключевую роль в его распределении. Хотя осадки и температура меняются в тропиках, их влияние на биомассу и накопление углерода остаётся неопределённым. Авторы использовали эмпирические взаимосвязи между климатом и содержанием надземной биомассы, чтобы показать, что сокращение площади влажных регионов и её расширение в регионах с интенсивными засушливыми периодами приводит к значительной потере углерода из неотропиков*. При сценарии с низким уровнем выбросов (RCP4.5) это может привести к суммарному сокращению надземного живого углерода примерно на 14,4–23,9 Пг С (6,8–12%) в период с 1950 по 2100 гг. При сценарии с высокими выбросами (RCP8.5) суммарные потери углерода могут удвоиться в тропиках до ~28,2–39,7 Пг С (13,3–20,1%). На сокращение влажных регионов Южной Америки приходится ~ 40% этого изменения. Стратегии смягчения последствий изменения климата могли бы предотвратить половину потерь углерода и помочь сохранить естественный суммарный сток углерода в тропиках.
*Неотропики включают в себя тропические наземные экорегионы Северной и Южной Америки и всю южноамериканскую умеренную зону.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01600-z

Глобальное потепление изменило энергетический баланс и процессы круговорота воды в системе «земля-атмосфера», что оказало значительное влияние на экстремальные осадки. Предыдущие исследования выявили крюкоподобную структуру между приповерхностной температурой и экстремальными осадками, при которой экстремальные значения увеличиваются с повышением температуры, а затем снижаются. Однако лежащие в основе физические механизмы этой связи остаются плохо изученными. В этом исследовании реакция экстремальных осадков в глобальном масштабе на приземную температуру воздуха и температуру точки росы была количественно оценена с использованием набора данных реанализа ERA5. Результаты показывают крюкоподобную структуру между масштабированием экстремальных осадков и температурой как для приземной температуры воздуха, так и для температуры точки росы во многих регионах мира. Температура пиковой точки колеблется от 15°C до 25°C, увеличиваясь по мере уменьшения широты. Связь экстремальных осадков с приземной температурой воздуха во многих районах тропиков отрицательна, тогда как связь с температурой точки росы почти всегда положительна; это говорит о том, что обеспеченность влагой является основным фактором, ограничивающим выпадение осадков при более высоких температурах поверхности. Крюкоподобная структура и коэффициенты масштабирования, несовместимые с масштабированием Клаузиуса-Клапейрона, связаны с различными факторами, включая продолжительность осадков, общее содержание водяного пара в столбе, доступную конвективную потенциальную энергию и относительную влажность.

Ссылка: https://www.researchgate.net/publication/368226303_Global_scaling_of_precipitation_extremes_using_near-surface_air_temperature_and_dew_point_temperature

Оценки запасов углерода лесов России в 2001–2021 гг. были сделаны на основе спутниковых данных дистанционного зондирования, выборочных наземных наблюдений и моделей.
По итогам исследований, запас углерода в биомассе лесов в 2021 году составил 55,8 миллиарда тонн, Доля запаса углерода в фитомассе деревьев составила 73,7%, в фитомассе живого напочвенного покрова — 11,3% и в мортмассе (отмершем веществе) — 14,9%.
Кроме этого, анализируя временной ряд данных о запасах углерода лесов, исследователи установили, что его величина за 2020–2021 годы выросла на 7,8%, а средняя скорость нарастания составила 210,5 миллиона тонн в год.
В ходе работ также была получена карта, с помощью которой можно выделить территории с положительной и отрицательной динамикой углерода в лесах. Снижение запасов углерода преимущественно связано с деструктивными факторами: рубками, пожарами и другими явлениями. 

Среднегодовое изменение запаса углерода в лесах России, 2001–2021 гг.

Исследования проводились при поддержке гранта РНФ № 19-77-30015 («Космическая научная обсерватория углерода лесов России»), а также в рамках государственного задания, направленного на выполнение Распоряжения Правительства РФ от 2 сентября 2022 года №25-15р в целях реализации важнейшего инновационного проекта государственного значения, направленного на создание единой национальной системы мониторинга климатически активных веществ. 

Проект №19-77-30015 «Разработка методов и технологии комплексного использования данных дистанционного зондирования Земли из космоса для развития системы национального мониторинга бюджета углерода лесов России в условиях глобальных изменений климата» был поддержан Российским научным фондом (РНФ) в рамках мероприятия «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня» по конкурсу 2019 года (в рамках Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными) и завершен в 2022 году.

Ссылка: https://iki.cosmos.ru/news/ocenen-zapas-ugleroda-v-lesakh-rossii-za-pervye-desyatiletiya-xxi-veka

Представлен глобальный набор данных о ежедневных выбросах CO₂ с привязкой к координатной сетке (GRACED в течение 2021 года в режиме, близком к реальному времени. GRACED предоставляет данные о выбросах CO2 на координатной сетке с пространственным разрешением 0,1° × 0,1° и временным разрешением один день от производства цемента и сжигания ископаемого топлива в семи секторах, включая промышленность, энергетику, бытовое потребление, наземный транспорт, международную и внутреннюю авиацию и международные перевозки. GRACED готовится на основе ежедневных национальных оценок выбросов CO₂ в режиме, близком к реальному времени (Carbon Monitor), пространственных данных о выбросах из нескольких источников и спутниковых данных NO₂. GRACED предоставляет наиболее своевременный обзор изменений распределения выбросов, что позволяет более точно определить, когда и где выбросы ископаемого CO₂ восстановились и уменьшились. Анализ погрешностей GRACED даёт неопределённость на уровне сетки в два сигма со значением ± 19,9% в 2021 году, что указывает на то, что надёжность GRACED не была принесена в жертву ради более высокого пространственно-временного разрешения, обеспечиваемого GRACED. Своевременное обновление GRACED может помочь политикам отслеживать эффективность решений в области энергетики и климата и быстро вносить коррективы.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-01963-0

Новое исследование проверяет обещание страхования защитить экономику США от тропических штормов.
Тропические штормы и ураганы наносят немедленный и прямой экономический ущерб населению, а также могут замедлить экономический рост страны более чем на десятилетие. Модели, определяющие климатическую политику в Соединённых Штатах, подвергались критике за игнорирование воздействия таких экстремальных погодных явлений с течением времени.
Новое исследование показывает, как можно предотвратить экономический ущерб, продвигая широко распространённый план государственного страхования для американцев. Исследование поддерживает растущее движение к использованию страхования — ключевого инструмента управления рисками общества — в качестве формы адаптации к изменению климата.
«Страхование может стать основным строительным блоком будущих стратегий адаптации к изменению климата, по крайней мере, в развитых странах», — написала группа немецких экономистов, стоявшая за работой. Адаптация к изменению климата направлена на изменение и подготовку общества к последствиям изменения климата сегодня и в будущем.

Климатический охват

Мировые лидеры и учёные собираются на Конференцию Сторон каждый год, чтобы обсудить проблемы, связанные с изменением климата. На Конференции Сторон 2022 года «страхование климатических рисков обсуждалось как основная мера адаптации к изменению климата», — сказал ведущий автор и экономист Кристиан Отто (Christian Otto) из Потсдамского института исследований воздействия климата.
Тем не менее, исследователи спорят, насколько страховка может помочь. Как правило, застрахованные экономики растут медленнее, чем незастрахованные, сказал Отто. «Для выдачи страхового возмещения требуется время. Требуется время, чтобы страховая выплата возникла, чтобы восстановить объекты. Для нас был открытым вопрос, действительно ли страхование может быть эффективным средством», — пояснил он.
Чтобы выяснить это, исследователи создали модель роста для упрощённой экономики США. Модель отслеживала потери запасов физических активов (здания, дороги, машины и другие материальные вещи) по мере того, как все более разрушительные штормы обрушивались на сушу. Модель учитывает накопленные потери от ураганов с течением времени, отражая тот факт, что сообщества всё ещё могут продолжать восстанавливаться после одного урагана, когда обрушивается другой.
Гипотетическая схема страхования, используемая в модели, представляет собой обязательный некоммерческий полис, предлагаемый государством, который доступен повсюду за фиксированную плату. В схеме используется средний уровень застрахованных убытков от ураганов в США за последние несколько десятилетий (50%), подсчитанный из базы данных о стихийных бедствиях NatCatSERVICE немецкой страховой компании Munich Re.
В настоящее время в Соединённых Штатах нет такого страхового полиса, хотя близким аналогом является Национальная программа страхования от наводнений Федерального агентства по чрезвычайным ситуациям (FEMA). Но программа не является обязательной и доступна не всем.

Экономическая подушка

В упрощённой экономике США прошлые ежегодные потери экономического роста были бы сокращены вдвое при действующем полисе обязательного страхования. Результаты также показывают, что, несмотря на то, что изменение климата усугубляет ураганы, страхование может компенсировать будущие потери экономического роста в Соединённых Штатах.
Модель вычисляет процент среднегодового роста экономики после шторма по сравнению с ростом экономики без шторма. Включая и выключая различные типы страховых ограничений и покрытия, а также частоты и интенсивности штормов, исследователи оценили эффективность страхования как инструмента адаптации к климату.
В мире, где потеплело на 2°C, процент прямых потерь активов, покрываемых страхованием, необходимо будет увеличить, чтобы компенсировать потери от ураганов, вызванных изменением климата. В зависимости от того, как тропические штормы развиваются с изменением климата, страховые полисы должны покрывать от 58% до 84% прямых потерь активов, а не 50%, как в среднем за прошлые периоды. Эти цифры «кажутся вполне достижимыми», — сказал Отто.
Но у страхования есть свои пределы, сказал Отто. Текущая политика подталкивает нас к тому, чтобы мир стал теплее на 2,7°C, согласно данным Climate Action Tracker. В прогнозах наихудшего сценария для ураганов необходимо будет покрыть 100% прямых потерь активов, чтобы компенсировать увеличение потерь от изменения климата. Это нереально, сказал Отто.
Хотя исследование предполагает, что лучшее страховое покрытие помогает компенсировать потери экономического роста в Соединённых Штатах, связанные с тропическими штормами, Отто подчеркнул, что их исследование не может учесть всё. Вместо этого их работа представляет собой «оптимистичный верхний предел» страховки в смягчении последствий стихийного бедствия.
Авторы продолжат тестировать эффективность страхования в других странах. Они опубликовали работу в журнале Science Advances в январе.

Нет универсального решения

Однако страхование не будет столь же эффективным для всех стран. Исследователи повторили анализ, используя экономику Гаити, подверженного ураганам острова с гораздо менее развитым страховым рынком, чем в США.
Согласно исследованию, даже со страховкой, которая покрывает 100% потерь активов, потери экономического роста слишком значительны для правительства Гаити. Страховое покрытие должно сочетаться с другими мерами, такими как улучшение жилищных стандартов, устойчивая инфраструктура и переселение по инициативе сообщества.
«Случай с Гаити подчёркивает важность международного климатического финансирования», — сказал Отто. Одним из примеров является помощь в случае убытков и ущерба — термин, описывающий последствия изменения климата, которые превосходят то, к чему люди могут приспособиться.
«Авторы показывают, что сокращение доли незастрахованных активов является простым и эффективным средством смягчения неблагоприятного воздействия на экономический рост, которое они оценивают», — сказал экономист Франческо Ламперти (Francesco Lamperti) из Школы перспективных исследований Сант-Анна в Пизе, Италия, и Европейского Института экономики и окружающей среды в Милане, Италия. Ламперти не участвовал в исследовании.

«Отто и его соавторы разрабатывают простую, прозрачную и элегантную модель, — сказал Ламперти. Он особенно приветствовал способность модели последовательно учитывать кумулятивный эффект нескольких штормов.
Дерек Лемуан (Derek Lemoine), экономист-эколог из Университета Аризоны, также не участвовавший в работе, согласился, но призвал исследователей пойти дальше. Он сказал, что в центре внимания находятся две области: учёт возможности того, что уцелевшая инфраструктура будет менее уязвима после урагана, и обеспечение того, чтобы новая инфраструктура была менее уязвима при восстановлении.
«Для заинтересованных сторон и политиков я хотел бы подчеркнуть, что страхование может быть эффективным средством», — сказал Отто. «Каждая десятая доля градуса потепления, которой мы можем избежать, действительно имеет значение для ущерба».

Ссылка: https://eos.org/articles/the-role-of-insurance-in-climate-adaption

В последние десятилетия Арктика и соседние регионы быстро нагревались, а морской лёд сокращался. Эти изменения, вероятно, продолжатся и в будущем, если только выбросы парниковых газов в результате деятельности человека не будут сведены к нулю. Продолжающаяся потеря морского льда может повлиять на погоду и климат в Северном полушарии. Авторы использовали климатические модели для изучения того, как экстремально низкие и высокие температуры зимой могут измениться из-за потери арктического морского льда. В будущем, когда в среднем будет на 2°C теплее, чем в доиндустриальные времена, экстремальные холода станут менее суровыми в высоких и средних широтах из-за потери арктического морского льда. Зимние экстремально тёплые периоды также станут теплее, но в меньшем числе регионов и не так сильно, как экстремально холодные. В реальном мире изменения морского льда происходят одновременно с изменениями температуры океана. Авторы также рассмотрели влияние изменений температуры мирового океана при потеплении на 2°C на экстремальные зимние температуры. Потепление океана приведёт к более тёплым как холодным, так и тёплым экстремальным явлениям в северном полушарии. Эффект от потепления океана больше, чем от потери арктического морского льда, а это означает, что даже в тех немногих местах, где потеря морского льда может вызвать похолодание, он будет подавляться потеплением из-за изменений температуры океана.

Наблюдаемое быстрое потепление в Арктике и потеря морского льда, вероятно, будут продолжаться и в будущем, если выбросы парниковых газов не будут сведены к нулю. Авторы исследуют возможные последствия будущей потери морского льда при глобальном потеплении на 2°C выше доиндустриального уровня на экстремальные зимние температуры в северном полушарии, используя скоординированные эксперименты в рамках проекта взаимного сравнения моделей полярного усиления. Показано, что экстремальные холода с частотой один раз в 20 лет станут менее суровыми в высоких и средних широтах в ответ на потерю арктического морского льда. Крайне тёплые зимы, которые случаются один раз в 20 лет, станут теплее в северных высоких широтах из-за потери морского льда, но нагрев будет меньшим, чем при экстремальных холодах. Произведено сравнение реакции на потерю морского льда с реакцией на изменение глобальной температуры поверхности моря также при глобальном потеплении на 2°C. Изменение температуры поверхности моря вызовет менее сильные экстремальные холода и более сильные экстремальные потепления во всём мире. За исключением северных высоких широт, реакция на изменение температуры поверхности моря имеет большую величину, чем реакция на потерю арктического морского льда.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL102542

Высококачественные наборы данных необходимы для поддержки гидрологической науки и моделирования. Несколько наборов данных CAMELS (атрибутов водосбора и метеорология для исследований с большой выборкой) существуют для конкретных стран или регионов, однако эти наборы данных не стандартизированы, что затрудняет глобальные исследования. В этом документе представлен набор данных под названием Caravan (серия CAMELS), который стандартизирует и объединяет семь существующих наборов гидрологических данных с большой выборкой. Caravan включает данные о метеорологическом воздействии, данные о речных стоках и статические атрибуты (например, геофизические, социологические, климатологические) для 6830 водосборов. Что наиболее важно, Caravan представляет собой как набор данных, так и программное обеспечение с открытым исходным кодом, позволяющее членам гидрологического сообщества расширять набор данных на новые местоположения, извлекая данные о воздействии и атрибуты водосбора в облаке. Цель заключается в том, чтобы Caravan демократизировал создание и использование глобально стандартизированных наборов гидрологических данных с большой выборкой. Caravan — это действительно глобальный ресурс сообщества с открытым исходным кодом.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-01975-w

Найдена сильная связь между величиной штормовой активности в средних широтах и альбедо облаков, связывающая крупномасштабную циркуляцию с планетарным альбедо. Авторы используют эту связь, чтобы предложить механизм наблюдаемого сходства отражённого солнечного света между двумя полушариями: наличие большей площади океана заставляет южное полушарие поглощать больше солнечного света; однако это также делает его более штормовым, увеличивая альбедо облаков и уравновешивая разницу в отражённом солнечном свете. Из-за изменений в штормовой активности, предсказанных моделями CMIP6, эта связь также подразумевает меньшее альбедо облаков с потеплением и возможным нарушением симметрии полушарного альбедо. Чтобы эта симметрия сохранялась, распределение штормов в южном полушарии должно сместиться в сторону меньшего числа, но более сильных штормов, как предсказывают модели изменения климата.

Облака являются одним из наиболее важных компонентов климатической системы Земли. В частности, облака средних широт играют жизненно важную роль в формировании альбедо Земли. В этой работе исследуется связь между бароклинной активностью, преобладающей в климате средних широт, и облачным альбедо, а также то, как она согласуется с существующей симметрией альбедо полушарий Земли. Авторы показывают, что бароклинная активность и облачное альбедо тесно связаны. Используя лагранжево отслеживание циклонов и антициклонов и анализируя индивидуальные свойства облаков на разных вертикальных уровнях, они объясняют, почему альбедо облаков монотонно увеличивается с интенсивностью активности. Обнаружено, что если для антициклонов связь между интенсивностью и облачностью в основном линейная, то для циклонов, в которых облачность преобладает, связь выходит на насыщение с интенсивностью. Используя соотношение интенсивности облаков и альбедо и климатологию бароклинной активности, авторы демонстрируют, что наблюдаемая разница в альбедо облаков в полушариях хорошо объясняется разницей в соотношении циклонов и антициклонов, уравновешивающей разницу в альбедо ясного неба. Обсуждается надёжность симметрии альбедо полушария в будущем климате. По-видимому, симметрия должна нарушаться, поскольку реакция на штормовой траектории северного полушария, вследствие арктического усиления, отличается от реакции южного полушария. Однако показано, что насыщение реакции облаков на интенсивность шторма подразумевает, что увеличение асимметрии распределения штормов в южном полушарии по отношению к сильным штормам уменьшит будущее альбедо облаков в южном полушарии. Эта сложная реакция объясняет, как симметрия альбедо может сохраняться даже при предсказанном асимметричном изменении бароклинности полушария при изменении климата.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2208778120