В новом исследовании рассматривается сокращение среды обитания во время событий с низким содержанием кислорода, что ставит вопрос: могут ли краткосрочные события открыть окно в долгосрочное здоровье океанов?

Изменение климата приводит к тому, что океаны теряют кислород. Морские организмы, которым для выживания он необходим, живут в постепенно мелеющей зоне воды над гипоксическим слоем с низким содержанием кислорода. Исследователи изучили долгосрочную тенденцию дезоксигенации в морских экосистемах, но исследования того, как более короткие, преходящие события могут повлиять на экосистемы в масштабе от нескольких недель до месяцев, отсутствуют. 

Новое исследование Köhn et al. отслеживает, когда и где происходят эти гипоксические обмеления. Эти так называемые экстремальные явления временного сокращения среды обитания (ЭВССО) могут изменить биогеохимические процессы или целые экосистемы океана. Чтобы найти редко встречающиеся ЭВССО (поскольку для их обнаружения требуются данные об изменениях в гипоксическом слое), исследователи использовали имитационную модель для просмотра данных из восточной части Тихого океана, так как она представляет собой обширную область горизонтальных гипоксических вод, обусловленных физическими и биогеохимические процессами. Они обнаружили ЭВССО, применив фиксированную пороговую глубину для гипоксического слоя. Каждое событие также было охарактеризовано во времени и пространстве, и были определены причинно-следственные связи. 

Они обнаружили, что ЭВССО сжимают насыщенную кислородом зону на 50–70% в субтропических и тропических регионах. События Ла-Нинья, по-видимому, создают предпосылки для ЭВССО. В результате в субтропических регионах ЭВССО происходят в основном в бореальную зиму (декабрь – февраль) и весной. В субтропической восточной части Тихого океана ЭВССО, вероятно, связаны с мезомасштабными водоворотами, которые известны как горячие точки для условий с низким содержанием кислорода и возникают независимо от времени года. Команда также отметила, что 71% ЭВССО сопровождаются холодными, мелкими водами с низким pH. Эти события — низкие уровни кислорода и pH — могут усугубить стрессовые факторы для рыб и других морских организмов. 

Представленные результаты показывают, как ЭВССО могут быть обнаружены в других местах открытого океана и могут помочь лучше понять биогеохимию водной толщи и экосистемы океана. Авторы отмечают, что ЭВССО также могут предвещать долгосрочные изменения и сдвиги в среде обитания в океане. (Journal of Geophysical Research: Oceans, https://doi.org/10.1029/2022JC018429).

 

 

 

Несмотря на наличие большого количества данных и модельных оценок, отсутствует последовательная картина изменения площади и продолжительности снежного покрова в глобальных горных районах для определения долгосрочных тенденций. Здесь модельные и спутниковые данные объединяются с помощью искусственных нейронных сетей для создания согласованных временных рядов с 1982 по 2020 гг. по горным районам мира. Анализ гармонизированных временных рядов за 38 лет указывает на общую отрицательную тенденцию −3,6 ± 2,7% для годовой площади снежного покрова и −15,1 ± 11,6 дней для продолжительности наличия снежного покрова. Наиболее подверженным негативным тенденциям сезоном является зима со средним сокращением площади снежного покрова на −11,5 ± 6,9%, а наиболее подверженным положительным изменениям - весна со средним увеличением на 10 ± 5,9%, последние в основном имеют место в Высокогорной Азии. Полученные результаты свидетельствовуют о смещении снежного режима между 80-ми и 90-ми годами прошлого века, где период с 1982 по 1999 гг. характеризуется большим числом областей со значительными изменениями и более высокой скоростью изменений по отношению к периоду 2000–2020 гг. Эта количественная оценка может привести к более точной оценке воздействия на водные ресурсы горных сообществ.

 

 

В последние десятилетия потепление в Арктике происходило намного быстрее, чем где-либо в мире, - явление, известное как арктическое усиление. Многочисленные исследования свидетельствуют, что Арктика нагревается в два, более чем в два или даже в три раза быстрее, чем в среднем земной шар. Авторы показывают, используя несколько наборов данных наблюдений, охватывающих арктический регион, что за последние 43 года Арктика нагревалась почти в четыре раза быстрее, чем земной шар, что является более высоким темпом, чем обычно сообщается в литературе. Они сравнили наблюдаемую скорость усиления в Арктике со скоростью, полученной с помощью современных климатических моделей, и обнаружили, что наблюдаемый четырёхкратный темп потепления за 1979–2021 гг. чрезвычайно редко воспроизводится в модельных расчётах. Наблюдаемые и смоделированные темпы усиления лучше согласуются друг с другом, если рассчитываются за более длительный период; однако сравнение затруднено из-за неточностей наблюдений до 1979 г. Эти результаты показывают, что недавнее четырёхкратное потепление в Арктике либо является крайне экстремальным, либо климатические модели систематически склонны недооценивать усиление.

 

 

Относительно хорошо известно, что изменение климата может влиять на патогенные заболевания человека; однако полная степень этого риска по-прежнему плохо поддаётся количественной оценке. Здесь проведён систематический поиск эмпирических примеров воздействия десяти климатических опасностей, чувствительных к выбросам парниковых газов, на каждое известное патогенное заболевание человека. Обнаружено, что 58% (то есть 218 из 375) инфекционных заболеваний, с которыми сталкивается человечество во всём мире, в какой-то момент усугублялись климатическими опасностями; 16% были в разы уменьшены. Эмпирические исследования выявили 1006 уникальных путей, по которым климатические опасности посредством различных типов передачи приводили к патогенным заболеваниям. Патогенные заболевания человека и пути передачи, усугубляемые климатическими опасностями, слишком многочисленны для всесторонней социальной адаптации, что подчёркивает настоятельную необходимость работать над источником проблемы: сокращением выбросов парниковых газов.

 

 

Беспрецедентные температуры наступают быстрее и яростнее, чем ожидали исследователи, что поднимает вопросы о том, чего ожидать в будущем. 

В последние недели от Лондона до Шанхая беспрецедентная жара охватила многие регионы мира. В июне в Токио девять дней подряд держалась температура выше 35ºC, что стало самой сильной волной тепла с тех пор, как официальные наблюдения начались в 1870-х годах. В середине июля в Великобритании был побит рекорд, когда температура впервые с начала измерений поднялась выше 40ºC. Между тем лесные пожары, вызванные высокими температурами, опустошили часть территорий Франции, Испании, Греции и Германии. А Китай столкнулся с многочисленными массовыми волнами тепла, в том числе с той, которая на прошлой неделе поразила более 400 городов. 

Учёные-климатологи давно предупреждают, что по мере потепления в мире волны тепла будут возникать чаще и с более высокими температурами. Но будущее наступило быстрее, чем опасались исследователи, особенно в Западной Европе, которая является горячей точкой волн тепла, согласно исследованию, опубликованному в прошлом месяце¹. Это не просто всё более и более мощные, а рекордные волны тепла, бросившие вызов ожиданиям, вытекающим из расчётов климатических моделей. 

В настоящее время исследователи изо всех сил пытаются проанализировать нюансы волн тепла в этом году, чтобы лучше понять, как экстремальная жара повлияет на общество в будущем. 

«Научное сообщество, очевидно, думало о возможности появления этих событий», — говорит Юнис Ло (Eunice Lo), климатолог из Бристольского университета, Великобритания, которая изучала аномальную жару в Великобритании. Но «всё равно было довольно сюрреалистично, что это произошло на самом деле».

Смертельная жара  

Экстремальная жара — одно из самых смертоносных последствий глобального потепления. Она убивает людей напрямую, например, тех, кто работает на открытом воздухе. И она перегружает энергосистемы, прерывая подачу электроэнергии в то время, когда людям больше всего нужны кондиционеры или вентиляторы, чтобы выжить в перегретых домах. По оценкам, волна тепла в Европе в 2003 году унесла жизни более 70 000 человек. Волны тепла также могут усугублять другие бедствия, такие как лесные пожары, и наносить большой ущерб психическому здоровью. 

Хотя ситуация с волнами тепла в последние несколько лет ухудшается, исследования самых экстремальных примеров резко продвинулись вперёд после волны тепла в июне 2021 года в тихоокеанском северо-западном регионе Северной Америки. 

По словам Викки Томпсон (Vikki Thompson), климатолога из Бристоля, эта волна тепла была настолько далекой от графиков прошлых наблюдений, что фактически перезагрузила область исследований экстремальной жары. В исследовании, опубликованном в мае, она и её коллеги показали^₂, что только пять волн тепла, зарегистрированных где-либо в мире с 1960 года, были более экстремальными, если судить по отклонению от климатических норм предыдущего десятилетия. По её словам, просто глядя на температурные рекорды на северо-западе Тихого океана за годы до этого события, казалось «совершенно неправдоподобным», что такая рекордная волна тепла могла произойти. И всё же это произошло — в основном за счёт атмосферной системы высокого давления, направлявшей горячий воздух, в сочетании с более сухими, чем обычно, почвенными условиями на большей части региона.

Вопреки ожиданиям  

Волна тепла в июле этого года в Соединённом Королевстве была не такой сильной, но она всё ещё может войти в историю как событие, заставившее нацию осознать опасность сильной жары. 18 и 19 июля на большей части территории страны были установлены новые температурные рекорды, во многих случаях на целых 3–4ºC выше предыдущего (см. рисунок «Hotter Extremes»). Сорок шесть метеостанций зафиксировали побитие предыдущего национального рекорда температуры 38,7ºC, установленного всего три года назад. По оценкам, сотни людей погибли.

Учёные в какой-то степени это предвидели. Исследование по моделированию климата, опубликованное два года назад, показало, что возможно, хотя и маловероятно, что температура в Соединённом Королевстве превысит 40ºC в ближайшие десятилетия³. И всё же это произошло уже в этом году с новым национальным максимумом 40,3ºC. 

Тот факт, что температуры преодолели порог намного быстрее, чем ожидалось, может быть связан с тем фактом, что климатические модели не учитывают всё, что влияет на волны тепла, и, следовательно, недостаточно точно прогнозируют будущие экстремальные температуры⁴. Изменение в факторах, включая землепользование и ирригацию, влияет на волны тепла таким образом, что модели ещё не полностью учитывают его. Это означает, что модельные прогнозы иногда могут неверно оценивать истинное воздействие изменения климата. 

Анализ, проведённый 28 июля международной исследовательской группой World Weather Attribution, показал, что вызванное деятельностью человека изменение климата сделало аномальную жару в Великобритании в этом году как минимум в десять раз более вероятной⁵. Исследование также пришло к выводу, что волна тепла была бы на 2–4ºC холоднее, если бы не глобальное потепление. 

«Это ещё одно свидетельство того, что есть некоторые вещи, которые мы, вероятно, не учитываем в моделях», — говорит Питер Стотт (Peter Stott), климатолог из Метеорологического бюро Великобритании в Эксетере, который был соавтором исследования 2020 года, посвящённого Соединённому Королевству³. «Там есть предмет, подлежащий исследованию».

Как и в случае на северо-западе Тихого океана в 2021 году, волна тепла в Великобритании в 2022 году может стать катализатором для понимания того, почему волны тепла становятся ещё более экстремальными, чем ожидалось, говорит Эрих Фишер (Erich Fischer), климатолог из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе. В модельном исследовании, опубликованном в прошлом году⁶, Фишер и его коллеги прогнозируют, что в ближайшие десятилетия экстремальные климатические явления с большим отрывом побьют предыдущие рекорды. «Это именно то, что мы наблюдаем», — говорит он. 

Фишер утверждает, что изучение масштабов, в которых экстремумы бьют рекорды, а не только того, переходят ли они отметку, может помочь местным властям спланировать уровни экстремумов, которые они могут ожидать в ближайшем будущем.

Изменение динамики 

За пределами Соединённого Королевства бо́льшая часть Европы уже испытала в этом году несколько периодов сильной жары. Фактически, за последние пять лет континент несколько раз пережил рекордную жару, говорит Кай Корнхубер (Kai Kornhuber), климатолог из Колумбийского университета в Нью-Йорке. Он был частью команды, которая определила Западную Европу как регион, особенно подверженный аномальной жаре¹. За последние четыре десятилетия экстремальная жара увеличивалась там в три-четыре раза быстрее, чем в других регионах средних широт Северного полушария. 

Это может быть связано с тем, что атмосферные струйные течения, движущиеся на восток через северную часть Атлантического океана, часто распадаются на две отдельные нити по мере приближения к Европе. Когда это происходит, нити могут отводить ураганы от Европы и способствовать развитию и сохранению волн тепла. Пока неясно, приводит ли изменение климата к большему количеству этих «двойных струй», но именно эта закономерность привела к июльской волне тепла в Западной Европе и является причиной многих других недавних эпизодов жары в этом регионе. 

По словам Корнхубера, подобные структуры динамики атмосферы могут оказаться важными для выявления факторов, которые делают волны тепла ещё более экстремальными, чем ожидалось.

Синхронизированные волны  

Ещё одна поразительная особенность последних нескольких месяцев заключается в том, что экстремальная жара наблюдалась одновременно в нескольких частях земного шара (см. рисунок «In the red»). Китай и западная часть Северной Америки жарились в конце июля при более высоких, чем обычно, температурах, в то же время, что и Европа. Такие одновременные волны тепла стали в шесть раз чаще встречаться в Северном полушарии в период с 1979 по 2019 гг., как показало исследование, опубликованное в феврале⁷.

Одной из причин могут быть атмосферные волны Россби, образующие извилистую форму вокруг всей планеты, создавая застойные погодные структуры в определённых местах, которые затем обуславливают сильную жару⁸. Они могут или не могут стать более распространёнными в условиях глобального потепления. Но вероятность одновременного возникновения волн тепла, не связанных с атмосферными явлениями, возрастает по мере потепления климата, говорит Дипти Сингх (Deepti Singh), климатолог из Вашингтонского государственного университета в Ванкувере. «Весь мир теплеет, и просто увеличивается вероятность наличия регионов с экстремально высокой температурой», — говорит она. 

Волны тепла также приходят раньше в этом году в некоторых местах, таких как Индия и Пакистан, где с марта по май наблюдалась жара. В некоторых частях Индии температура превысила 44ºC в конце марта, задолго до традиционно самого жаркого периода года. Погибло не менее 90 человек. Группа World Weather Attribution обнаружила, что вероятность возникновения волн тепла в 30 раз выше из-за изменения климата⁹. 

Поскольку глобальные температуры продолжают расти, учёные-климатологи вновь заявляют о важности как сокращения выбросов углерода, так и повышения способности людей адаптироваться к экстремальным температурам. По словам Стотта, волна тепла в Великобритании стала серьёзным тревожным сигналом об уязвимости страны перед экстремальной жарой. После десятилетий работы над климатическими прогнозами на будущее его больше всего поразило то, что в городских районах Лондона бушуют лесные пожары, вызванные сильной жарой. «На самом деле было очень отрезвляюще и шокирующе, что это происходит».

Список литературы

1. Rousi, E., Kornhuber, K., Beobide-Arsuaga, G., Luo, F. & Coumou, D. Nature Commun. 13, 3851 (2022).
2. Thompson, V. et al. Sci. Adv. 8, eabm6860 (2022).
3. Christidis, N., McCarthy, M. & Stott, P. A. Nature Commun. 11, 3093 (2020).
4. Van Oldenborgh, G. J. et al. Earth’s Future 10, e2021EF002271 (2022).
5. Zachariah, M. et al. Without human-caused climate change temperatures of 40 °C in the UK would have been extremely unlikely. (World Weather Attribution, 2022).
6. Fischer, E. M., Sippel, S. & Knutti, R. Nature Clim. Change 11, 689–695 (2021).
7. Rogers, C. D. W., Kornhuber, K., Perkins-Kirkpatrick, S. E., Loikith, P. C. & Singh, D. J. Clim. 35, 1063–1078 (2022).
8. Kornhuber, K. et al. Nature Clim. Change 10, 48–53 (2020).
9. Zachariah, M. et al. Climate Change made devastating early heat in India and Pakistan 30 times more likely. (World Weather Attribution, 2022).  

 

 

 

Основная цель этой исследовательской работы — применить модель глубокой нейронной сети для прогнозирования временных рядов переменных, характеризующих состояние окружающей среды. Точное прогнозирование снежного покрова и нормализованного разностного вегетационного индекса NDVI является важным вопросом для надёжности и эффективности гидрологического моделирования и прогнозирования распространения леса. В этой работе изучается модель с долговременной кратковременной памятью LSTM для прогнозирования временных рядов снежного покрова, температуры и NDVI. Искусственные нейронные сети широко используются для прогнозирования временных рядов благодаря их адаптивному характеру вычислений. LSTM и рекуррентные нейронные сети являются одними из нескольких архитектур, представленных в классе искусственных нейронных сетей. LSTM — это разновидность рекуррентной нейронной сети, способная изучать долгосрочные зависимости. Авторы следовали стратегии от грубой до точной, предоставляя обзоры различных связанных исследовательских материалов и подкрепляя их анализом LSTM для набора данных Химачал-Прадеш (Himachal Pradesh) по мере их сбора. Экологические факторы индийского региона Химачал-Прадеш прогнозируются с использованием набора данных, состоящего из температуры, снежного покрова и вегетационного индекса в качестве параметров за 2001–2017 гг. В настоящее время доступные инструменты и методы делают представленную систему более эффективной для быстрой оценки, настройки и улучшения анализа факторов, связанных с окружающей средой. 

 

 

Весной в Евразии наблюдается значительное потепление, сопровождающееся частыми явлениями экстремальной жары. До сих пор неясно, способствовало ли состояние арктического морского льда изменению весенних эпизодов экстремальной жары в Евразии. Здесь путём проведения статистического анализа данных наблюдений и реанализа показано, что зимние аномалии морского льда над Баренцевым и Карским морями доминируют в ведущей моде межгодовой изменчивости весенних экстремальных температурных явлений над средними и высокими широтами Евразии в последние два десятилетия. Зимние аномалии площади морского льда над Баренцевым и Карским морями, обладающие более высокой скоростью снижения и большей изменчивостью, значительно усиливают тропосферно-стратосферные взаимодействия и в дальнейшем оказывают влияние на весеннюю атмосферную циркуляцию, способствующую формированию евразийских экстремальных температурных эпизодов. Перекрёстно проверенные ретроспективные прогнозы индекса дипольной моды весенних экстремальных температурных явлений с использованием зимних аномалий морского льда над Баренцевым и Карским морями дают коэффициент корреляции 0,71 за период 2001–2018 гг., предполагая, что почти 50% дисперсии индекса можно предсказать за один сезон.

 

 

Почвенные гидрологические процессы поддерживают экосистемы, модулируют воздействие изменения климата на наземные системы и контролируют механизмы обратной связи между водными, энергетическими и биогеохимическими циклами. Однако изменения в землепользовании и экстремальные явления всё больше влияют на эти процессы. В этом обзоре описаны почвенные гидрологические процессы в разных масштабах и исследуются их связи со свойствами почвы, экосистемными процессами и климатом. Структура почвы влияет на почвенные гидрологические процессы, такие как инфильтрация, перераспределение воды в почве и поглощение воды корнями в мелких масштабах. В локальных масштабах почвенные гидрологические процессы обусловлены водопоглощением корней, динамикой растительности и грунтовых вод. В региональном масштабе на почвенные гидрологические процессы воздействуют экстремальные явления, такие как засухи, наводнения, аномальная жара, а также изменения в землепользовании; однако предшествующие и текущие почвенные гидрологические процессы частично определяют более широкие последствия экстремальных явлений. Новые технологии, такие как беспроводное и автоматизированное зондирование, наблюдение за влажностью почвы с помощью новых спутников с радаром с синтетической апертурой, подходы к анализу больших архивов данных и машинному обучению, открывают уникальные возможности для улучшения гидрологии почвы. Эти достижения в сочетании с включением в модели большего числа ключевых типов и свойств почвы будут иметь решающее значение для прогнозирования роли почвенных гидрологических процессов во время глобальных изменений.

 

 

В тропической стратосфере глубокие слои восточных и западных ветров опоясывают земной шар и регулярно опускаются из верхней стратосферы в тропическую тропопаузу. С полным циклом, который обычно длится почти 2,5 года, это квазидвухлетнее колебание (КДК), возможно, является наиболее предсказуемым режимом атмосферной изменчивости, не связанным со сменой времен года. КДК влияет на климатические явления за пределами тропической стратосферы, включая перенос озона, Североатлантическое колебание и колебание Мэддена-Джулиана, и его высокая предсказуемость может позволить лучше прогнозировать эти явления, если модели смогут точно представлять совокупные процессы. Климатические и прогностические модели всё чаще способны имитировать стратосферные колебания, напоминающие КДК, но демонстрируют общие систематические ошибки, такие как слабая амплитуда в самой нижней части тропической стратосферы. Неопределённости в отношении волн, вызывающих колебания, особенно потоков импульса от мелкомасштабных гравитационных волн, возбуждаемых глубокой конвекцией, затрудняют их моделирование. Ожидается, что улучшенное представление процессов, управляющих КДК, приведёт к более точным прогнозам колебаний и их последствий, лучшему пониманию необычных событий, таких как два нарушения КДК, наблюдаемых с 2016 года, и более надёжным будущим прогнозам поведения КДК в условиях изменения климата.

 

 

Из-за аномальной жары и обмеления рек некоторые страны Европы столкнулись с дефицитом пресной воды. Во Франции и Нидерландах в большинстве муниципалитетов введен особый режим, который предусматривает сокращенное потребление воды.

В большинстве муниципалитетов Нидерландов и Франции отмечается дефицит пресной воды из-за рекордной жары, власти ввели особый режим, который, в том числе предусматривает сокращенное потребление воды. Об этом сообщает BFMTV и Dutch News со ссылкой на заявления властей.

В частности, министр инфраструктуры и водных ресурсов Нидерландов Марк Харберс заявил, что «засуха привела к тому, что национальные потребности превышают объемы воды, поступающие в страну по рекам и в результате дождей».

По его словам, такая ситуация сохранится на протяжении определенного периода, что означает, что в ближайшее время могут быть введены новые меры по распределению пресной воды. Министр также призвал людей «тщательно подумать о том, следует ли им мыть машину или полностью наполнять надувной бассейн».

Первый уровень опасности, означающий ожидаемую нехватку воды, был введен в стране 13 июля, указывает Dutch News. Теперь же опасность повышена до второго уровня, означающего фактическую нехватку.

Во Франции из-за засухи также введен особый режим, он затронул все 96 материковых департаментов страны. Первый уровень предупреждения предусматривает ограничение уборки дорог, тротуаров, полива зеленых насаждений, а также сокращение бытового потребления воды. В настоящее время в стране ожидают очередную 10-дневную волну жаркой погоды, уточняет BFMTV.

Аномальную жару в последние недели фиксируют на большей части западной Европы: в частности, в Португалии она доходила до 46,3 градусов, а в Испании до 42 градусов. В Португалии, Италии, Франции, Греции жара привела к сильным лесным пожарам. Эксперты связывают происходящее с изменением климата.

Ассоциация туроператоров России (АТОР) призвала путешественников, которые планируют поездки в Европу, быть внимательнее из-за рекордной жары в некоторых странах и учитывать возможные перебои в работе транспорта и объектов туристической инфраструктуры.

Ранее главное управление МЧС Москвы также сообщило, что с 3 по 6 августа температура в Москве поднимется до 30−33 градусов тепла. «По информации синоптиков Росгидромета, в дневные часы 3—6 августа в Москве ожидается сильная жара с максимальной температурой воздуха 30−33°С», — говорится в экстренном предупреждении ведомства.

 

 Ссылка: https://news.mail.ru/society/52467220/