Изменение климата оказывает неблагоприятное воздействие на арктические природные экосистемы и угрожает северным сообществам, нарушая жизненный уклад, ограничивая доступность и подвергая риску построенную инфраструктуру. Авторы анализируют пространственные закономерности деградации многолетней мерзлоты и связанные с этим риски для построенной инфраструктуры из-за оттаивания и потери несущей способности в вечномёрзлых районах Арктики. Используя подмножество трёх моделей CMIP6 в рамках сценариев SSP245 и 585, они оценили изменения несущей способности многолетней мерзлоты и просадки грунта между двумя базовыми десятилетиями: 2015–2024 и 2055–2064 гг. Используя общедоступные базы данных по инфраструктуре, авторы определили дороги, железные дороги, взлётно-посадочные полосы аэропортов и здания, подверженные риску при деградации многолетней мерзлоты, а также оценили затраты для конкретных стран, связанные с повреждением инфраструктуры. Результаты показывают, что по сценарию SSP245 29% дорог, 23% железных дорог и 11% зданий будут затронуты деградацией многолетней мерзлоты, это к середине века обойдется арктическим государствам в 182 миллиарда долларов. В соответствии со сценарием SSP585 будут затронуты 44% автомобильных дорог, 34% железных дорог и 17% зданий с расчётной стоимостью 276 миллиардов долларов, а взлетно-посадочные полосы аэропортов добавят дополнительные 0,5 миллиарда долларов. Ожидается, что на Россию ляжет самое большое бремя расходов — от 115 до 169 миллиардов долларов в зависимости от сценария. Ограничение глобальных выбросов парниковых газов может значительно снизить стоимость прогнозируемого ущерба в арктических странах, особенно в России. Подход, представленный в этом исследовании, подчёркивает существенное воздействие изменения климата на инфраструктуру и может помочь в разработке стратегий адаптации и смягчения последствий в арктических государствах.

 

Ссылка: https://www.researchgate.net/publication/366244977_The_costs_of_arctic_infrastructure_damages_due_to_permafrost_degradation

 

Введение 

Арктика — огромный и уникальный регион, охватывающий восемь стран на двух континентах, самые протяжённые в мире береговые линии, тундровые и лесные экосистемы, ледники и места проживания многочисленных коренных народов. Это регион, в котором происходят быстрые изменения, прежде всего потепление климата, которое, по последним оценкам, происходит в четыре раза быстрее, чем в среднем по миру (Rantanen et al., 2022). Эти изменения и их влияние были в центре внимания нескольких обзоров и отчётов в последние годы (например, AMAP, 2017; Constable et al., 2022). В последнем отчёте МГЭИК делается вывод о том, что происходящие климатические изменения в Арктике требуют быстрого реагирования с целью снижения рисков для социальных и экологических систем (Constable et al., 2022). В этом выпуске Environmental Research Letters собраны десять статей, посвящённых быстрым изменениям в Арктике и тому, как междисциплинарные исследования и коммуникации могут быть использованы для решения некоторых из следующих социально-экологических проблем.

 Быстро меняющаяся Арктика 

Как описано в статьях этого тематического выпуска, быстрое потепление в арктическом регионе приводит к наблюдаемым изменениям морского ледяного покрова, снега, многолетней мерзлоты, характера и времени выпадения осадков (дождь или снег), распределения местообитаний и погодных условий в средних широтах. Ожидается также каскадное воздействие изменений в одной части экосистемы на другую. Overland et al. (2021) описывают каскадные изменения, связанные с атмосферной циркуляцией, таянием морского льда, повышением температуры атмосферы и моря и воздействующие на экосистемы. Они также показывают, как такие изменения атмосферной циркуляции распространяются за пределы Арктики в районы средних широт. Сосредоточив внимание на динамике арктического морского льда (его протяжённости, но особенно его мощности) за последние десятилетия по спутниковым снимкам, Li et al. (2022) сообщают об экстремальной потере льда в течение одного года (2010–2011 гг.), что вызвало усиливающую альбедо льда положительную обратную связь, которая ускорила сокращение площади льда в последующие годы. Такие результаты ясно показывают уязвимость арктических сред к нелинейным (т.е. пороговым) возмущениям, вызванным климатом. Serreze et al. (2021) резюмируют кумулятивное и каскадное воздействие явлений «дождь на снегу» не только на наземные экосистемы и зависящие от них популяции животных, но также на морскую и прибрежную среду, пресноводные экосистемы и местные сообщества. Ясно, что события «дождь на снегу», вероятно, станут более распространёнными при потеплении в Арктике, оказывая глубокое воздействие на свойства снежного и ледяного покрова.

В центре внимания также находятся исследования таяния многолетней мерзлоты и её каскадного воздействия на круговорот воды, эрозию и распространение патогенов. Более половины населённых пунктов, расположенных в настоящее время на многолетней мерзлоте в прибрежной зоне, к 2050 году испытают на себе воздействие оттепелей (Bartsch et al., 2021). Guimond et al. (2022) исследуют, как потепление и связанные с ним таяние многолетней мерзлоты и изменения уровня моря влияют на величину и солёность сброса подземных вод в прибрежные воды. Их результаты показывают, что можно ожидать увеличения стока в прибрежных районах, где наблюдается таяние многолетней мерзлоты, но ограниченный подъём уровня моря, в то время как в районах, где подъём уровня моря больше, расход подземных вод может уменьшиться. В наземных экосистемах деградация многолетней мерзлоты может привести к распространению на север болезней, традиционно поражающих южные районы (Waits et al., 2018). Stella et al. (2021) определяют условия окружающей среды и географические районы, подверженные риску вспышек сибирской язвы, используя данные с географической привязкой, например, для оленеводства и таяния многолетней мерзлоты в виде утолщения деятельного слоя. В дополнение к увеличению активного слоя Ward Jones et al. (2019) показывают, что признаки резкого оттаивания, такие как термоэрозионные овраги и регрессивные оползни оттаивания, стали более частыми и охватывающими большие пространства в последние годы в сравнительно холодных высокоарктических островных регионах, где многолетняя мерзлота ещё непрерывна. Местные топографические условия, содержание подземного льда и тип почвы, по-видимому, оказывают значительное влияние на развитие этих особенностей таяния в дополнение к региональной динамике климата.

 Последствия арктических изменений  

Описанные выше изменения создают проблемы для местных арктических обществ, а также для людей, живущих за пределами Арктики. В местном масштабе эти изменения негативно сказываются на традиционных источниках средств к существованию и источниках пищи. Прибрежные экосистемы составляют основу продуктов питания для многих арктических сообществ. Galappaththi et al. (2022) отмечают, что климатические изменения влияют на методы промысла рыбы, такие как потеря доступа к определённым местам рыболовства из-за таяния многолетней мерзлоты, изменение состояния морского льда и изменения в миграции и распределении морской рыбы. Аналогичным образом, Hauser et al. (2021) описывают, как резкое сокращение продолжительности сезона морского льда ограничило период охоты на морского зайца, являющегося важнейшим морским ресурсом для коренного прибрежного сообщества на Аляске. Изменения в прибрежных системах подземных вод, прогнозируемые Guimond et al. (2022), могут иметь дополнительные последствия для здоровья и функционирования прибрежных экосистем (Taniguchi et al., 2019). Воздействие на крупных травоядных, таких как северный олень/карибу и овцебык, составляющих важную часть средств к существованию для многих коренных народов Арктики, кратко изложено в Stella et al. (2021) и Serreze et al. (2021). Рост заболеваемости такими болезнями, как сибирская язва, распространяющаяся более высокими темпами из-за таяния многолетней мерзлоты, обнажающей заражённые трупы, может привести к потере важных источников пищи для местных сообществ. Например, недавняя вспышка сибирской язвы на Ямале в России привела к гибели тысяч северных оленей, госпитализации и даже гибели местных жителей (Stella et al., 2021). Это усугубляет воздействие на популяции копытных экстремальных погодных явлений, таких как «дождь на снегу». Serreze et al. (2021) сообщают о многогранных социальных последствиях событий «дождь на снегу», особенно когда они происходят в начале зимы. Как правило, связанные с кратковременными (от часов до дней) потеплениями, сопровождаемыми резкими падениями температуры, явления «дождь на снегу» приводят к образованию твёрдой ледяной корки толщиной в несколько сантиметров внутри или у основания снежного покрова. Эти слои льда создают барьеры, препятствующие добыче корма крупным травоядным, и могут привести к массовому вымиранию и связанным с этим социально-экономическим последствиям для местных сообществ, особенно оленеводов (например, нарушению продовольственной безопасности, транспорта, культурной жизнеспособности).

Изменения в арктических экосистемах влияют не только на местный традиционный образ жизни коренных народов. Землепользование в Арктике постоянно расширяется, особенно в связи с нефтегазовой промышленностью и добычей полезных ископаемых в течение последних двух десятилетий (Bartsch et al., 2021). Пятая часть всех поселений, расположенных на многолетней мерзлоте в Арктике, т.е. один миллион человек, расположена в прибрежных районах (Ramage et al., 2021), а 15% всех освоенных человеком территорий в пределах 100-километровой буферной зоны от затронутой арктической многолетней мерзлотой береговой линии являются новыми (Bartsch et al., 2021). Это не только влияет на местную природную среду, но и увеличивает количество инфраструктуры, потенциально подверженной риску из-за оттаивания многолетней мерзлоты. Кроме того, некоторые изменения имеют последствия за пределами Арктики. Например, как показано Overland et al. (2021), последствия длительных погодных явлений, локально воздействующих на морской лёд и морскую жизнь, могут также затронуть людей в регионах с умеренным климатом в виде периодов похолодания.

 Необходимость общения в арктической науке  

Стремясь понять эти изменения и вызовы, которые они ставят перед обществом, арктическая научная продукция увеличилась за последние пару десятилетий. Например, в научной литературе о многолетней мерзлоте и так называемой обратной связи «многолетняя мерзлота-углерод» наблюдался экспоненциальный рост с конца ХХ века: более 90% публикаций были выпущены после 2005 г., а 80% — в течение последнего десятилетия (Sjöberg et al., 2020; Schuur et al., 2022). С таким ростом научных результатов возникает необходимость донести наше текущее понимание сложных физических процессов и обратных связей за пределы научного сообщества, чтобы позволить обществам реагировать на связанные с этим проблемы. Нетрадиционный коммуникационные стратегии, такие как мультфильмы, описывающие некоторые аспекты арктических исследований, например, оказали заметное воздействие на школьников и учителей, объясняя роль арктических экосистем для местных сообществ как части глобальной климатической системы (например, Nääs et al., 2017; Bouchard et al., 2018). 

В этом тематическом выпуске Overland et al. (2021) обсуждают, почему связи между погодными системами Арктики и средних широт трудно объяснить неспециалистам, поскольку они, как правило, прерывисты и контролируются несколькими взаимодействующими процессами. Они демонстрируют, как можно использовать конкретные примеры наблюдаемых погодных явлений в Северной Америке и Восточной Азии для иллюстрации таких связей, а также подчёркивают, как эти явления повлияли на экосистемы и людей в Арктике и за её пределами.

Материалы, представленные в этом тематическом выпуске, показывают, как многие из проблем, с которыми сегодня сталкиваются арктические общества, могут выиграть от более тесного сотрудничества между различными дисциплинами, а также между учёными, жителями Арктики и учреждениями. Одним из таких примеров является то, как отсутствие надёжных данных с географической привязкой создаёт серьезную проблему для выявления рисков для животных и людей, связанных с таянием многолетней мерзлоты (Bartsch et al., 2021; Stella et al., 2021). Наблюдения жителей Арктики, в т.ч. Сообщества коренных народов о событиях «дождь на снегу» играют ключевую роль в улучшении понимания и прогнозировании таких явлений в сочетании с другими средствами и инструментами наблюдения (например, спутниковыми снимками, метеорологическими станциями) (Serezze et al., 2021). Потенциальные преимущества такого сотрудничества ранее также признавались молодыми учёными, работающими в Арктике, но отсутствие достаточного финансирования, сетевых возможностей и времени ограничивало такое сотрудничество (Sjöberg et al., 2018). 

Дисциплинарная и фундаментальная наука могут извлечь дополнительную пользу из совместного получения знаний и междисциплинарных подходов к исследованию для понимания изменений в экологических и социальных системах. Такие подходы привлекают учёных, специализирующихся в разных дисциплинах, на протяжении всего исследовательского процесса и сосредоточены на решении реальных проблем (Serrao-Neumann et al., 2015). Galappaththi et al. (2022) подхватывают эту тему, преследуя две цели: во-первых, описать, как концепция устойчивости используется в управлении морскими и миграционными промыслами на севере и за его пределами; и, во-вторых, определить способы реализации адаптивного совместного управления, способствующего устойчивости. Авторы утверждают, что руководящие принципы адаптивного совместного управления нуждаются в улучшении перед лицом быстрых изменений окружающей среды, появления новых руководящих принципов для оценки и повышения устойчивости и призывают к согласованию посредством исследований и управления. Они предлагают пять пересмотренных шагов по повышению устойчивости для реализации адаптивного совместного управления: (а) дискуссионные форумы, (б) совместное социально-экологическое исследование на местах, (в) разработка управленческих действий по повышению устойчивости, (г) совместный мониторинг и e) совместная оценка процессов. Реализуя аналогичные идеи, Hauser et al. (2021) применяют междисциплинарный подход для изучения влияния потери морского льда на охоту на тюленей в коренном сообществе на Аляске. Авторы подчёркивают важность сосредоточения знаний коренных народов как движущей силы науки, основанной на гипотезах, и передачи права решений от команды междисциплинарных учёных местному суверенному племенному правительству. Они утверждают, что этот междисциплинарный подход может привести к более устойчивым и инклюзивным результатам исследований и возможностям для разработки политики под руководством коренных народов.

В то время как исследования в Арктике всё больше вдохновляются подходами коренных народов и совместными усилиями, Doering et al. (2022) рассматривают роль финансирования для удовлетворения потребностей коренных народов и организаций, а также их союзников в исследованиях, не принадлежащих к коренному населению. Они разрабатывают набор всеобъемлющих рекомендаций, охватывающих все этапы, от этапа предварительного запроса финансирования до этапа ответственности и осмысления полученных результатов в конце каждого проекта. Так, например, проекты, независимо от их размера, должны финансироваться в течение как минимум пяти лет, чтобы обеспечить построение взаимных отношений, расширение прав и возможностей сообщества и подлинное совместное творчество на основе равенства всех вовлечённых партнёров, а также в качестве средства решения проблемы колониального наследия неравного распределения власти. Авторы приходят к выводу, что не только должен быть справедливо признан опыт носителей знаний и землепользователей, долгое время маргинализированных, но также должны быть учтены различные отношения, духовность и ответственность за разработку и результаты исследований.

Направления будущих исследований и обмена информацией об изменениях в Арктике 

Будущие исследования должны охватывать весь спектр последствий изменения климата, включая обратные связи и каскадные эффекты. Источники средств к существованию и продовольствия, инфраструктура, здоровье и благополучие, водные ресурсы, транспорт и снабжение являются ключевыми затронутыми областями, также как глобальный климат. Потребности в исследованиях существуют внутри и между дисциплинами и требуют общения и сотрудничества с местными заинтересованными сторонами. Например, Serreze et al. (2021) настоятельно рекомендуют объединять информацию данных метеорологических станций, местных носителей знаний и знаний коренных народов (например, оленеводов), спутникового дистанционного зондирования (например, записи радаров) и реанализов атмосферы в качестве способа продвижения вперед в лучшем понимании событий «дождь на снегу» и их экологических и социальных последствий. 

Междисциплинарные подходы и совместное получение знаний могут обеспечить эффективные средства для адаптации и реагирования на вызовы, возникающие в результате быстро меняющегося климата. Междисциплинарные исследования и совместное накопление знаний могут укрепить исследовательский потенциал коренных и местных жителей в Арктике и тем самым принести больше пользы как местным обществам, так и научному сообществу (Doering et al., 2022). Это также может иметь основополагающее значение для повышения устойчивости, например, путём сосредоточения внимания на понимании движущих сил изменений, формирующих социально-экологические системы (Galappaththi et al., 2022). Это признаётся в самой последней главе отчёта МГЭИК о полярных регионах, в которой делается вывод о том, что включение знаний коренных народов в исследования и управление ресурсами не только поддерживает устойчивость к изменению климата, но также может способствовать преодолению колониализма в Арктике (Constable et al., 2022). Однако для таких исследований могут потребоваться новые структуры и механизмы финансирования, обеспечивающие долгосрочные взаимоотношения и наращивание потенциала, а также расширение прав и возможностей арктических сообществ (Doering et al., 2022). 

Быстро меняющаяся Арктика, где проживает большое число разных коренных народов, обычно тесно связанных с окружающей средой, может предложить уникальные возможности для междисциплинарной науки, несмотря на свою колониальную историю. Материалы, посвящённые этому основному вопросу, конкретно иллюстрируют, как сообщества, зависящие от прибрежных экосистем, испытывают каскадные изменения, связанные с морским льдом, многолетней мерзлотой, качеством воды и землепользованием, для которых междисциплинарные подходы обеспечивают эффективные средства для устранения воздействия на местные социокультурные и экологические системы.

Список литературы: 

1. AMAP 2017 Snow, water, ice and permafrost in the arctic (SWIPA) 2017 (Oslo: Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP)) pp xiv +269 
2.  Bartsch A, Pointner G, Nitze I, Efimova A, Jakober D, Ley S, Högström E, Grosse G and Schweitzer P 2021 Expanding infrastructure and growing anthropogenic impacts along Arctic coasts Environ. Res. Lett. 16 11 
3. Bouchard F et al 2018 Frozen-ground cartoons: permafrost comics as an innovative tool for polar outreach, education, and engagement Polar Res. 54 5–6 
4. Constable A J, Harper S, Dawson J, Holsman K, Mustonen T, Piepenburg D and Rost B 2022 Cross-chapter paper 6: polar regions Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change ed H-O Pörtner et al (Cambridge: Cambridge University Press) pp 2319–68 
5. Doering N N et al 2022 Improving the relationships between Indigenous rights holders and researchers in the Arctic: an invitation for change in funding and collaboration Environ. Res. Lett. 17 065014 
6. Galappaththi E K, Falardeau M, Harris L N, Rocha J C, Moore J-S and Berkes F 2022 Resilience-based steps for adaptive co-management of Arctic small-scale fisheries Environ. Res. Lett. 17 083004 
7. Guimond J A, Mohammed A A, Walvoord M A, Bense V F and Kurylyk B L 2022 Sea-level rise and warming mediate coastal groundwater discharge in the Arctic Environ. Res. Lett. 17 045027 
8. Hauser D D W et al 2021 Co-production of knowledge reveals loss of Indigenous hunting opportunities in the face of accelerating Arctic climate change Environ. Res. Lett. 16 095003 
9. Li X, Yang Q, Yu L, Holland P R, Min C, Mu L and Chen D 2022 Unprecedented Arctic sea ice thickness loss and multiyear-ice volume export through Fram Strait during 2010–2011 Environ. Res. Lett. 17 095008 
10. Nääs H et al 2017 Frozen-Ground Cartoons: An International Collaboration between Artists and Permafrost Scientists (Potsdam: Bibliothek Wissenschaftspark Albert Einstein) p27 
11. Overland J E, Kim B-M and Tachibana Y 2021 Communicating Arctic-midlatitude weather and ecosystem connections: direct observations and sources of intermittency Environ. Res. Lett. 16 105006 
12. Ramage J, Jungsberg L, Wang S, Westermann S, Lantuit H and Heleniak T 2021 Population living on permafrost in the Arctic Popul. Environ. 43 22–38 
13. Rantanen M, Yu Karpechko A, Lipponen A, Nordling K, Hyvärinen O, Ruosteenoja K, Vihma T and Laaksonen A 2022 The Arctic has warmed nearly four times faster than the globe since 1979 Commun. Earth Environ. 3168 
14. Schuur E A G et al 2022 Permafrost and climate change: carbon cycle feedbacks from the warming Arctic Annu. Rev. Environ. Resour. 47 343–71 
15. Serrao-Neumann S, Schuch G, Harman B, Crick F, Sano M, Sahin O, van Staden R, Baum S and Low Choy D 2015 One human settlement: a transdisciplinary approach to climate change adaptation research Futures 65 97–109 
16. Serreze M C et al 2021 Arctic rain on snow events: bridging observations to understand environmental and livelihood impacts Environ. Res. Lett. 16 105009 
17. Sjöberg Y, Gomach S, Kwiatkowski E and Mansoz M 2018 Involvement of local Indigenous Peoples in Arctic 
18. research—expectations, needs and challenges perceived by early career researchers Arct. Sci. 527–53 
19. Sjöberg Y, Siewert M B, Rudy, A C A, Paquette M, Bouchard F, Malenfant-Lepage J and Fritz M 2020 Hot trends and impact in permafrost science Permafr. Periglac. Process. 31 461–71 
20. Stella E, Mari L, Gabrieli J, Barbante C and Bertuzzo E 2021 Mapping environmental suitability for anthrax reemergence in the Arctic Environ. Res. Lett. 16 105013 
21. Taniguchi M, Dulai H, Burnett K M, Santos I R, Sugimoto R, Stieglitz T, Kim G, Moosdorf N and Burnett W C 2019 Submarine groundwater discharge: updates on its measurement techniques, geophysical drivers, magnitudes, and effects Front. Environ. Sci. 7 
22. Waits A, Emelyanova A, Oksanen A, Abass K and Rautio A 2018 Human infectious diseases and the changing climate in the Arctic Environ. Int. 121 703–13 
23. Ward Jones M K, Pollard W H and Jones B M 2019 Rapid initialization of retrogressive thaw slumps in the Canadian high Arctic and their response to climate and terrain factors Environ. Res. Lett. 14 055006 

Ссылка: https://www.researchgate.net/publication/366927470_Focus_on_Arctic_change_transdisciplinary_research_and_communication

 

Цикл углерода в высоких широтах является ключевой обратной связью с глобальной климатической системой, однако из-за её сложности и ограниченности данных в настоящее время существуют разногласия по поводу того, является ли регион источником или поглотителем углерода. Последние достижения в области анализа «больших данных» и рост вычислительной мощности активизировали использование алгоритмов машинного обучения для повышения точности измерений экосистемных процессов на местах и, в некоторых случаях, для прогнозирования отклика этих процессов на изменение климата. Однако из-за ограниченности данных прогнозы этих процессов с помощью моделей машинного обучения почти никогда не подтверждаются независимыми наборами данных. Чтобы лучше понять и охарактеризовать ограничения этих методов, авторы разработали подход для независимой оценки масштабирования и прогнозирования машинного обучения. Они имитируют усилия по масштабированию и прогнозированию на основе данных, применяя алгоритмы машинного обучения к различным подмножествам ячеек сетки региональной модели процесса, а затем тестируют эффективность машинного обучения, используя оставшиеся ячейки сетки. В этом исследовании смоделированы потоки C и данные об окружающей среде на Аляске с использованием ecosys, модели наземной экосистемы с богатым набором учитываемых процессов, а затем применены алгоритмы машинного обучения с ускоренным регрессионным деревом для обучения конфигураций данных, отражающих и расширяющих доступность существующих данных вихревой ковариации AmeriFLUX. Сначала авторы показывают, что модель машинного обучения, использующая выходные данные ecosys с доступных в настоящее время сайтов AmeriFLUX на Аляске, неправильно предсказывает, что Аляска в настоящее время является суммарным источником углерода. Увеличенный пространственный охват обучающего набора данных улучшает прогнозы машинного обучения, уменьшая погрешность вдвое при использовании 240 смоделированных участков вместо 15. Однако даже эта более точная модель машинного обучения неправильно предсказывает потоки углерода на Аляске при изменении климата в XXI веке из-за изменений содержания в атмосфере CO₂, выбрасываемого мусора и состава растительности, влияющих на потоки углерода, которые нельзя вывести из обучающих данных. Эти результаты дают ключевое представление о будущих усилиях по масштабированию потока углерода и раскрывают потенциал неточного масштабирования машинного обучения и прогнозирования динамики углеродного цикла в высоких широтах.

 

Ссылка: https://www.researchgate.net/publication/366415307_Machine_learning_models_inaccurately_predict_current_and_future_high-latitude_C_balances

 

Океан поглотил 25 ± 2% всех антропогенных выбросов CO₂ с начала 1960-х до конца 2010-х годов, при этом темпы стока более чем утроились за этот период, при среднем поглощении

–2,7 ± 0,3 Пг C год^–1 за период 1990 - 2019 гг. Этот рост стока соответствует ожиданиям, основанным на увеличении содержания CO₂ в атмосфере, но исследования показали, что сток более изменчив, чем предполагалось ранее. В этом обзоре авторы обсуждают тенденции и изменения стока углерода в океане. В течение 1990-х годов сток стагнировал со скоростью около –2 Пг C год^-1, но снова усилился примерно после 2000 года, достигнув примерно 

–3 Пг C год^-1 в 2010–2019 гг. Наиболее заметные изменения в поглощении произошли в высоких широтах, особенно в Южном океане. Эти вариации вызваны изменениями погоды и климата, но также внесли свой вклад вызванное извержением вулкана снижение скорости роста атмосферного CO₂ и связанное с этим глобальное похолодание. Понимание изменчивости стока углерода в океане имеет решающее значение для разработки политики и прогнозирования его будущей эволюции, особенно в контексте деятельности по инвентаризации Рамочной конвенции ООН об изменении климата и развертывания методов удаления CO₂. Для достижения этой цели потребуются усилия на глобальном уровне для поддержки и расширения существующих сетей наблюдений и лучшей интеграции этих наблюдений с моделями.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-022-00381-x

 

Экспорт морского льда через пролив Фрама имеет решающее значение для динамической эволюции арктического морского льда и может дополнительно модулировать баланс массы арктического морского льда, а также термохалинную циркуляцию океана. В этом исследовании, основываясь на результатах оптимизированной по параметрам и полной физической модели, связанной с океаном и морским льдом, и наблюдениях за возрастом морского льда, авторы оценивают поток объёма морского льда (ОМЛ) и его возрастную эволюцию через пролив Фрама. Оценка среднегодового потока ОМЛ составляет около 1605±315 км³/год без существенного тренда в 1979-2021 гг. В сочетании с данными о периоде морского оледенения получаются вариации ледового периода и соответствующий ему поток ОМЛ для периода 1984–2020 гг. Поток ОМЛ однолетнего льда значительно увеличивается, как и ожидалось, но его вклад в общий поток в 2010-х гг. всё ещё очень мал и составляет 3,5%. Потоки ОМЛ разного возраста в многолетнем льду имеют разнообразные вариации. Доля льда 2-го и 3-го годов жизни в годовом потоке ОМЛ резко возросла с 6,8% и 25,0% в 1980-х гг. до 49,0% и 38,8% в 2010-х гг. соответственно, в то время как доля льда 4-го года и 5-летнего и старше (5+ лет) значительно уменьшается с 22,8% и 45,0% в 1980-х гг. до 7,1% и 1,6% в 2010-х гг., соответственно. Между тем, преобладающий возраст годового объёма экспорта через пролив Фрама смещается с 4-летнего и 5+ летнего льда на 2-летний и 3-летний лёд примерно в 2007/2008 гг. Стоит отметить, что изменение выноса льда из пролива Фрама модулирует изменение арктического ОМЛ до 2008 г., но после 2008 г. верно обратное, что указывает на уменьшение влияния выноса льда из пролива Фрама на изменчивость арктического ОМЛ с уменьшением ледового периода. Результаты полезны для понимания эволюции экспорта ОМЛ пролива Фрама в условиях потепления в Арктике.

 

Ссылка: https://www.researchgate.net/publication/366717825_The_evolution_of_the_Fram_Strait_sea_ice_volume_export_decomposed_by_age_estimating_with_parameter-optimized_sea_ice-ocean_model_outputs

 

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