Деревья жизненно важны для нашей экосистемы. Согласно недавнему отчёту о глобальной оценке деревьев, представленному на Конференции ООН по биоразнообразию (COP16) 2024 года в Колумбии, более трети видов деревьев находятся под угрозой исчезновения, что является признаком серьёзной катастрофы вымирания деревьев, которую необходимо решать как можно скорее. Международный Союз Охраны Природы провел оценку почти 80% видов деревьев, и было установлено, что 38% видов деревьев сталкиваются с кризисом вымирания. Особое внимание следует уделить островным и эндемичным деревьям, которые находятся под угрозой исчезновения. На данный момент более 25% видов, включённых в Красный список Международного Союза Охраны Природы, — это деревья. Деревьев, находящихся под угрозой исчезновения, (почти вдвое) больше, чем птиц, млекопитающих, рептилий и земноводных вместе взятых. Однако деревьям в основном не уделяется должного внимания в усилиях по сохранению и финансированию. Деревья заслуживают большего внимания и наблюдения в заповедных зонах.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s13280-025-02190-0

Инвазивные чужеродные виды являются основным фактором глобальных изменений, влияющим на биоразнообразие, экосистемные услуги и средства к существованию людей. Для документирования этих воздействий авторы представляют Глобальный набор данных о воздействии инвазивных чужеродных видов (Global Impacts Dataset of Invasive Alien Species, GIDIAS), набор данных о положительном, отрицательном и нейтральном воздействии инвазивных чужеродных видов на природу, вклад природы в жизнь людей и хорошее качество жизни. Этот набор данных взят из тематического оценочного отчёта Межправительственной научно-политической платформы по биоразнообразию и экосистемным услугам (Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services, IPBES). Данные были собраны из опубликованных источников, включая серую литературу, в которой сообщалось о прямом наблюдении воздействия инвазивных чужеродных видов. Все записи о воздействии содержат до 52 полей контекстной информации и пытаются связать воздействия с глобальным стандартом «классификация воздействия на окружающую среду для чужеродных таксонов» (environmental impact classification for alien taxa, EICAT) и «классификация социально-экономического воздействия для чужеродных таксонов» (socio-economic impact classification for alien taxa, SEICAT). GIDIAS включает в себя более 22000 записей о воздействиях, вызванных 3353 инвазивными чужеродными видами (растения, позвоночные, беспозвоночные, микроорганизмы) со всех континентов и областей (наземные, пресноводные, морские), извлечённых из более чем 6700 источников. Авторы намерены сделать GIDIAS глобальным ресурсом для исследования и управления различными воздействиями инвазивных чужеродных видов по таксонам и регионам.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-05184-5

Эффект городского острова тепла (urban heat island, UHI) существенно влияет на городскую среду и качество жизни, однако исследования, сравнивающие прибрежные и расположенные вдали от моря («внутренние») города, относительно недостаточны. В этом исследовании с использованием набора данных MYD11A2 анализируется пространственно-временная эволюция температуры поверхности земли (land surface temperature, LST) и индекс интенсивности поверхностного городского острова тепла (surface urban heat island intensity index, SUHIII) в Пекине (внутренняя часть) и Даляне (побережье) с 2003 по 2023 гг., изучаются движущие факторы с 2003 по 2018 гг. и предлагаются стратегии смягчения последствий для аналогичных городов. Основные выводы: (1) SUHIII в Пекине на 0,45°C выше, чем в Даляне в летние дни, в то время как SUHIII в Даляне на 0,24°C больше, чем в Пекине в зимние ночи, вероятно, из-за морского климата Даляня, который повышает ночные LST и усиливает зимний SUHIII. (2) Оба города демонстрируют схожие тенденции в LST и SUHIII, с колебаниями до 2010 года, ростом после 2011 года и пиком в 2023 году, при этом расширение зон островов тепла происходит в основном в пригородных районах. (3) С 2003 по 2018 гг. средняя годовая максимальная дневная температура является основным фактором, способствующим SUHIII, за ней следуют эвапотранспирация и плотность населения, а индекс улучшенной растительности EVI является основным смягчающим фактором. Осадки Пекина ослабляют SUHIII, в то время как осадки Даляня способствуют ему. Прибрежные города должны сосредоточиться на планировании водоёмов и водно-болотных угодий для смягчения последствий возникновения островов тепла, особенно в таких районах, как Далянь, на которые распространяются осадки.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/17/10/1793   

Загрязнение воздуха ежегодно становится причиной миллионов преждевременных смертей, что приводит к широкому внедрению мер по обеспечению чистоты воздуха. Количественная оценка эффективности таких мер имеет решающее значение для управления качеством воздуха. Нормализация погоды на основе машинного обучения (Machine learning-based weather normalization, ML-WN) использовалась для изоляции метеорологических влияний от изменений, связанных с выбросами; однако она имеет свои ограничения, особенно когда происходят резкие сдвиги выбросов, например, после вмешательства. Авторы разработали логическую структуру оценки, основанную на парных наборах данных наблюдений и тесте «алгебры ML» (т.е. «коммутации» шага нормализации), чтобы показать, что ML-WN значительно недооценивает немедленные эффекты краткосрочных вмешательств на NO_X, при этом расхождения достигают 42% для вмешательств продолжительностью в одну неделю. Это открытие ставит под сомнение предположения о надёжности ML-WN для оценки краткосрочных политик, таких как экстренное управление дорожным движением или эпизодические события загрязнения. Авторы предлагают усовершенствованный подход (MacLeWN), который явно учитывает время вмешательства, снижая ошибки недооценки >90% в идеализированных, но правдоподобных случаях. Они применили оба подхода для оценки воздействия изоляции COVID-19 на NO_X, измеренного на Marylebone Road, Лондон. В течение одной недели после изоляции ML-WN оценивает примерно на 17% меньшее сокращение NO_X по сравнению с MacLeWN, и такая недооценка уменьшается по мере увеличения продолжительности политики, снижаясь до ~10% в течение одного месяца и становясь незначительной через три месяца. Выводы авторов указывают на важность тщательного выбора методологий оценки для вмешательств в качество воздуха, предполагая, что ML-WN следует дополнять или корректировать при оценке краткосрочных политик. Повышение интерпретируемости модели также имеет решающее значение для получения заслуживающих доверия оценок и улучшения оценок политики.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2025-1376/

Глобальный энергетический бюджет имеет важное значение для понимания антропогенного изменения климата. Согласно ему, запасы энергии в тепловых резервуарах Земли определяются дисбалансом в верхней части атмосферы между радиационным воздействием (приводящим к изменению климата) и радиационной реакцией (противостоящей воздействию). Авторы вывели энергетический дисбаланс Земли из реконструкции потепления океана. Результат улучшает замыкание глобального энергетического бюджета за 1880–2020 гг. по сравнению с предыдущими исследованиями. Были обнаружены две различные фазы в глобальном энергетическом бюджете. Энергетический дисбаланс Земли тесно связан с воздействием в 1880–1980 гг., но был меньше половины воздействия в 2000–2020 гг. То есть доля воздействия, которая пошла на нагревание Земли, была меньше в последние десятилетия, чем в более ранние периоды.

Глобальный энергетический бюджет имеет основополагающее значение для понимания изменения климата. Согласно ему, дисбаланс в верхней части атмосферы между радиационным воздействием (приводящим к изменению климата) и радиационной реакцией (противостоящей воздействию) равен запасу энергии в тепловых резервуарах Земли (т.е. в океане, в атмосфере, на суше и в криосфере). Около 90% энергетического дисбаланса Земли хранится в виде содержания тепла во внутренних слоях океана, которое плохо изучено до 1960 года. Авторы реконструируют энергетический дисбаланс Земли с 1880 года, выводя потепление подповерхностного океана из поверхностных наблюдений с помощью подхода функции Грина. Представленная оценка энергетического дисбаланса Земли согласуется с лучшими текущими оценками радиационного воздействия и радиационной реакции в период 1880–2020 гг. В этом исследовании согласованность улучшена по сравнению с предыдущими. Были обнаружены две отдельные фазы в глобальном энергетическом бюджете. В 1880–1980 гг. энергетический дисбаланс Земли тесно следовал за радиационным воздействием. Однако после 1980 года он увеличивался медленнее, чем воздействие; в 2000–2020 гг. дисбаланс составил менее 50% воздействия. При моделировании исторических изменений климата средний модельный энергетический дисбаланс согласуется с наблюдениями в пределах неопределённостей, но отдельные модели со «слабой» реакцией на антропогенный аэрозоль лучше согласуются с наблюдениями, чем модели с «сильной» реакцией. Поскольку глобальный энергетический бюджет до и после 1980 года подразумевает совершенно разное глобальное потепление в будущем, необходимы дальнейшие исследования, чтобы лучше понять причину этих исторических изменений.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2408839122

Урожайность основных культур является ключевым фактором, определяющим доступность продовольствия и размер площадей земли и других ресурсов, используемых в сельском хозяйстве. Авторы обобщают данные о том, как изменилась погода, с которой столкнулись эти культуры, и как эти изменения повлияли на урожайность. Большинство регионов выращивания культур испытали как быстрое потепление, так и атмосферную засуху, со значительными отрицательными последствиями для глобальной урожайности трёх из пяти культур. Модели могут в значительной степени воспроизводить эти изменения и последствия с двумя важными исключениями — они преувеличивают потепление и засуху в Северной Америке и преуменьшают засуху в большинстве других регионов умеренных широт. Высказаны идеи, которые могут помочь направить усилия по адаптации и усовершенствованию моделей.

Попытки предвидеть и адаптироваться к будущему климату могут выиграть от исторического опыта. Авторы изучили агроклиматические условия за последние 50 лет для пяти основных культур по всему миру. В большинстве регионов наблюдалось быстрое потепление относительно межгодовой изменчивости, при этом 45% летних и 32% зимних посевных площадей потеплели более чем на два среднеквадратических отклонения (σ). Дефицит давления пара, ключевой фактор водного стресса растений, также увеличился в большинстве регионов умеренных широт, но не в тропиках. Тенденции осадков, хотя и важные в некоторых местах, в целом были ниже 1σ. Результаты исторических климатических моделей показывают, что наблюдаемые изменения климата были бы хорошо предсказаны моделями, работающими с историческими воздействиями, но с двумя основными сюрпризами: i) модели существенно переоценивают объём потепления и высыхания, испытываемых летними культурами в Северной Америке, и ii) модели недооценивают увеличение дефицита давления пара в большинстве регионов возделывания сельскохозяйственных культур в умеренных широтах. Связывая агроклиматические данные с урожайностью сельскохозяйственных культур, авторы пришли к заключению, что климатические тенденции привели к тому, что текущая мировая урожайность пшеницы, кукурузы и ячменя оказалась на 10, 4 и 13% ниже, чем она могла бы быть в противном случае. Эти потери, вероятно, превысили эффект от увеличения концентрации CO₂ за тот же период, тогда как обратная ситуация имела место для сои и риса. Совокупные глобальные потери урожая очень похожи на то, что предсказывали модели, причём два указанных выше смещения в значительной степени компенсируют друг друга. Смещения результатов климатических моделей в воспроизведении тенденций дефицита давления пара могут частично объяснить неэффективность некоторых адаптаций, предсказанных модельными исследованиями, таких как переход фермеров на сорта с более длительным сроком созревания.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2502789122

В наборе данных представлены глобальные береговые линии, карты вероятности появления воды и приливные зоны, полученные из большой коллекции многоспектральных изображений спутников Maxar (ранее DigitalGlobe) в период с 2009 по 2023 гг. Извлечённые береговые линии соответствуют средней высоте прилива всех полученных изображений в определённом месте, при этом смоделированная высота прилива включена в продукт. Эти продукты предоставляются с высоким пространственным разрешением 2 м по всему миру. Продукты береговой линии сравниваются со стандартными продуктами береговой линии от NOAA. Данные о вероятности появления воды и береговой линии используются для создания прибрежных приливных зон, которые представляют собой горизонтальную протяжённость водного покрова во время перехода от отлива к приливу. Приливные зоны — это динамические регионы, которые можно признать чувствительными прибрежными районами к изменениям уровня моря. Обнаружена самая большая приливная зона в юго-центральной части Аляски, общей площадью 124,7 км² и шириной 3,8 км. Продукт береговой линии высокого разрешения может поддерживать управление прибрежными ресурсами и планирование, а также изменения береговой линии, соответствующие повышению уровня моря.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-05180-9

Атмосферные реки переносят тепло и влагу из более низких широт в Арктику, способствуя потере морского льда. Поскольку потепление климата и сокращение протяжённости морского льда продолжаются, понимание того, как развиваются арктические атмосферные реки, имеет важное значение. Хотя исследования показывают увеличение числа арктических атмосферных рек и штормов, всестороннее понимание их изменяющегося поведения, сезонных закономерностей и воздействия на морской лёд остаётся неполным. В этом исследовании изучаются изменяющаяся динамика арктических атмосферных рек в ответ на потепление климата, движущие силы этих изменений и их влияние на морской лёд. Используя модель Community Earth System Model, Version 2 (CESM2), авторы обнаружили, что CESM2 эффективно воспроизводит арктические атмосферные реки по сравнению с ERA5. Для анализа атмосферных рек в различных климатических условиях были применены три метода обнаружения: использование текущих климатических порогов, масштабирование порогов с прогнозируемыми будущими изменениями влажности и расчёт уникальных порогов для каждого десятилетия. Полученные результаты показывают увеличение частоты и интенсивности атмосферных рек в будущем, причём изменения в значительной степени зависят от выбранного определения атмосферных рек. В зависимости от метода установлено, что увеличение частоты атмосферных рек составляет от 30%–50% до 400% или даже показывает снижение в некоторых регионах. Осенью и зимой в Северной Атлантике наблюдается увеличение частоты атмосферных рек, в то время как более интенсивные атмосферные реки имеют место в северной части Тихого океана летом. Также исследовано влияние будущих атмосферных рек на морской лёд, при этом обнаружено суммарное увеличение потери морского льда, особенно зимой и весной. Степень потери морского льда очень чувствительна к используемому методу обнаружения атмосферных рек.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024JD042521

Картирование загрязнения воздуха с высоким пространственным разрешением имеет важное значение для понимания, управления и смягчения неблагоприятных последствий загрязнения воздуха. Текущие подходы к мониторингу загрязнения воздуха страдают от ограниченного пространственного охвата и разрешения. Искусственный интеллект имеет большие перспективы для решения этих проблем, однако его применение в мониторинге загрязнения воздуха остаётся на начальной стадии, сталкиваясь с ограниченной переносимостью в отношении маркированных и неравномерно распределённых данных низкого качества. Здесь авторы представили функцию знакового расстояния Height-Field (HF-SDF), инновационное неявное трёхмерное представление, для реконструкции карт концентрации загрязнения воздуха из грубых, неполных данных, что обеспечивает как обширный пространственный охват, так и результаты мелкого масштаба с мощной переносимостью. HF-SDF изучает непрерывную и переносимую модель картирования, интегрирующую сеть автодекодера с геометрическим ограничением, предлагая гибкое разрешение. Оценка использует данные реанализа и спутниковые наблюдения, достигая показателей точности 96% и 91% соответственно. HF-SDF открывает огромные перспективы в совершенствовании мониторинга загрязнения воздуха, предоставляя информацию о пространственной неоднородности распределения загрязнений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-025-01044-6

Глобальный рост растительности динамически зависит от гидрологических процессов и регулируется ими. Понимание реакций растительности на динамику наземных запасов воды имеет решающее значение для прогнозирования устойчивости экосистем и руководства управлением водными ресурсами в условиях изменения климата. В этом исследовании изучались глобальные реакции растительности на аномалию наземных запасов воды с использованием наборов данных нормализованного вегетационного индекса NDVI и аномалий наземных запасов воды с января 2004 года по декабрь 2023 года. Авторы предложили метод анализа временного лага Пирсона-ACF, сочетающий динамическое управление окнами и повышенную точность для захвата пространственных корреляций и эффектов временного лага в реакциях растительности на изменения наземных запасов воды. Результаты показали следующее: (1) Положительные корреляции NDVI и аномалий наземных запасов воды были заметны в низкоширотных тропических регионах, тогда как отрицательные реакции наблюдались в основном к северу от 30° с. ш. и в южноамериканских тропических лесах, охватывающих 38,96% мировых земель с растительностью. (2) Модели реагирования различались в зависимости от типа растительности: кустарники, луга и пахотные земли демонстрировали короткие задержки (1–4 месяца), в то время как древесный покров, травянистые водно-болотные угодья, мангровые заросли, мох и лишайники обычно демонстрировали отсроченные реакции (8–9 месяцев). (3) Значительная двунаправленная причинность по Грейнджеру была выявлена ​​в 16,39% растительных регионов, в основном в Восточной Азии, центральной части Северной Америки и центральной части Южной Америки. Эти результаты подчеркнули жизненно важную роль растительности в глобальном водном цикле, что подтверждает прогнозирование растительности, планирование водных ресурсов и адаптивное управление водными ресурсами в регионах с дефицитом воды.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/17/10/1701