Макроклиматические изменения влияют на экосистемы во всём мире. Однако большая часть наземных видов живёт в условиях, когда воздействие изменения макроклимата смягчается, например, в тени деревьев, и неизвестно, как эта буферизация повлияет на будущее перераспределение биоразнообразия под пологом леса в континентальном масштабе. Авторы показывают, что тенистые лесные подстилки из-за густых крон деревьев смягчают серьёзное воздействие потепления на биоразнообразие лесов, в то время как раскрытие крон усиливает воздействие изменения макроклимата. Межконтинентальный эксперимент по трансплантации в пяти контрастных биогеографических районах в сочетании с экспериментальным нагреванием и облучением был использован для параметризации моделей механистического демографического распределения с разрешением 25 м и прогнозирования текущего и будущего распределения 12 обычных видов растений подлеска с учётом влияния лесного микроклимата и плотности лесного покрова. Эти результаты подчёркивают, что микроклимат и густота лесов являются мощными инструментами для управляющих лесами и политиков для защиты лесного биоразнообразия от изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01744-y

Представлен новый набор данных с открытым исходным кодом FLODIS, связывающим оценки вызванных наводнениями перемещений людей, человеческих жертв и экономического ущерба с затопленными территориями, наблюдаемыми с помощью дистанционного зондирования. Набор данных связывает данные о перемещениях из Центра мониторинга внутренних перемещений (IDMC), а также данные о погибших и ущербе из базы данных о чрезвычайных ситуациях (EM-DAT) с Глобальной базой данных о наводнениях (GFD), спутниковой инвентаризацией исторических следов наводнений. Таким образом, он обеспечивает пространственную точную оценку опасности наводнения, лежащей в основе каждого отдельного стихийного бедствия. FLODIS содержит два набора данных с информацией о конкретных событиях для 335 случаев перемещения людей и 695 случаев смерти/нанесения ущерба, которые произошли по всему миру в период с 2000 по 2018 гг. Кроме того, авторы предоставляют оценки пострадавших населения, критически важной инфраструктуры и ВВП, а также социально-экономические показатели. Они обеспечивают геокодирование событий перемещения, приписываемых другим типам бедствий, таким как тропические циклоны, чтобы их можно было связать с соответствующими оценками опасности в будущей работе. FLODIS облегчает интегрированный анализ рисков наводнений, позволяя, например, проводить детальную оценку местного ущерба от наводнений и уязвимости к перемещению.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02376-9

Европейские ураганы вызывают социально-экономические потери. Прогнозы будущих потерь от таких ураганов зависят от неопределённостей, связанных с частотой и направлением ураганов, их интенсивностью, а также социально-экономическими сценариями. Авторы используют два индекса силы шторма, применяемые к объективно идентифицированным следам внетропических циклонов из мультимодельного ансамбля современных климатических моделей при различных будущих социально-экономических сценариях. Показано увеличение частоты штормов в северной и центральной Европе, где метеорологический индекс силы шторма увеличивается более чем в два раза. Взвешенный по численности населения индекс силы шторма более чем утроился из-за прогнозируемого роста численности населения. При адаптации к увеличению скорости ветра с использованием будущих пороговых значений ущерба увеличение взвешенного по населению индекса силы шторма компенсируется лишь частично, несмотря на снижение силы метеорологического шторма за счёт адаптации. В случае следования сценариям с более низкими выбросами будущее увеличение риска снижается, а взвешенный по численности населения индекс силы шторма увеличивается более чем вдвое.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-40102-6

Космическое микроволновое дистанционное зондирование (300 МГц–100 ГГц) представляет собой ценный метод для описания изменений окружающей среды, особенно в арктических и бореальных регионах, где наземные наблюдения, как правило, недостаточны в пространственном и временном плане. Хотя прямые измерения потоков углерода невозможны, космические микроволновые радиометры и радары могут отслеживать различные важные поверхностные и приповерхностные переменные, влияющие на процессы земного углеродного цикла, такие как потоки вдыхаемого углекислого газа (CO₂); фотосинтетическое поглощение CO₂; и процессы, связанные с суммарным обменом метана (CH₄), включая образование, транспорт и расход CH₄. Примеры таких средств контроля включают влажность и температуру почвы, циклы замерзания-оттаивания поверхности, запасы влаги в растительности, свойства снежного покрова и земной покров. Дистанционное микроволновое зондирование также обеспечивает средства для независимых оценок надземной биомассы, которые можно использовать для оценки надземных запасов углерода. Архив микроволновых данных охватывает несколько десятилетий, начиная с 1970-х годов, с частым (ежедневным или еженедельным) глобальным охватом, не зависящим от атмосферных условий и солнечного освещения. В совокупности эти преимущества содержат значительный неиспользованный потенциал для мониторинга и лучшего понимания процессов углеродного цикла в арктических и бореальных регионах. Учитывая быстрое потепление климата в арктических и бореальных регионах и связанные с ним обратные связи углеродного цикла с глобальной климатической системой, в этом обзоре доказывается важность быстрой интеграции микроволновой информации в науку о земном углеродном цикле в арктических и бореальных регионах.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/20/2941/2023/

Облака демонстрируют широкий спектр вертикальных морфологий, регулируемых определённой атмосферной динамикой и термодинамикой и связанных с разнообразием микрофизических свойств и радиационных эффектов. В этом исследовании новый набор данных CERES-CloudSat-CALIPSO-MODIS (CCCM) RelD1 используется для изучения морфологии и пространственного распределения различных типов вертикальной структуры облаков в течение 2007–2010 гг. Комбинированные активные и пассивные спутники обеспечивают более точную вертикальную структуру облаков, чем те, которые основаны только на пассивных формирователях изображений или микроволновых радиометрах. Авторы сгруппировали облака в 12 классов вертикальной структуры облаков в зависимости от того, как они расположены или перекрываются в трёх стандартных атмосферных слоях с пороговыми значениями давления 440 и 680 гПа. Для каждого из 12 типов вертикальной структуры облаков исследуются глобальные средние радиационные эффекты облаков в верхней части атмосферы, внутри атмосферы и на поверхности, а также профили скорости нагрева облаков. Наблюдения впоследствии используются для оценки вариаций общей, высокой, средней и низкой облачности в моделях CMIP6. Анализируются «исторический» эксперимент в период 1850–2014 гг. и два сценария (ssp245 и ssp585) в период 2015–2100 гг. Результаты наблюдений показывают существенную разницу в пространственной картине между различными типами вертикальной структуры облаков с наибольшим контрастом между высокой и низкой облачностью. Доля однослойных облаков в среднем почти в четыре раза больше, чем доля многослойных, со значительными географическими различиями, связанными с чётко различимыми режимами, что говорит о том, что перекрывающиеся облака ограничены регионом. Глобальные средние радиационные эффекты облаков показывают, что четыре типа вертикальной структуры облаков нагревают планету, а восемь из них охлаждают её. Длинноволновая составляющая определяет суммарный профиль скорости нагрева облаков, а профили скорости нагрева облаков многослойных облаков более изогнуты и сложны, чем профили однослойных, что приводит к сложной термической стратификации. Согласно долгосрочному анализу CMIP6, прогнозируемая общая доля облачности над сушей уменьшается быстрее, чем над океаном. Количество высоких облаков над океаном значительно увеличивается, а других типов облаков над сушей и океаном продолжает уменьшаться, помогая компенсировать сокращение общей доли облаков над океаном. Более того, делается вывод, что пространственная картина типов вертикальной структуры облаков не может быть существенно изменена изменением климата, а определяется только долей облачности. Эти результаты показывают, что в будущем следует уделять особое внимание долгосрочным наблюдениям вертикальной структуры облаков, чтобы лучше понять её реакцию на антропогенное воздействие и изменение климата.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/8169/2023/

Европейское космическое агентство запустило CryoSat-2 в качестве первой европейской ледовой миссии в 2010 году. Его усовершенствованный высотомер отвечал основным задачам, касающимся толщины морского льда и ледяных щитов. Ценность данных Cryosat-2 по глобальным океанам была признана, и с помощью CryoSat Ocean Processor были разработаны оперативные продукты. Новая орбита CryoSat-2 обеспечивает более плотное покрытие точек выборки по сравнению с другими спутниковыми альтиметрами. Продукт с координатной сеткой Национального океанографического центра по аномалиям уровня моря (NOCSLA) основан на интерполяции геофизических продуктов океана с использованием весов в пространстве и времени. Геофизический продукт океана предоставляет оперативные данные об океане высочайшего качества. NOCSLA представляет собой ежедневный продукт аномалий уровня моря с шагом ¼°, охватывающий неприбрежные океаны между [60° с.ш.; 60° ю.ш.] и период с января 2011 г. по октябрь 2020 г. В документе представлены методология и научные приложения NOCSLA. Наблюдаемые океанографические особенности сравниваются с продуктами других миссий, включая волны Россби и сигналы Эль-Ниньо. Результаты показывают хорошее совпадение с другими продуктами, подтверждая ценность данных Cryosat-2 для науки об океане и приложений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02300-1

Документирование неопределённости прогнозов изменения климата является основной целью мероприятий по взаимному сравнению, организованных для включения в отчёты Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК). Обычно каждый центр моделирования вносит свой вклад в этот процесс с одной или двумя конфигурациями своей климатической модели, соответствующими конкретному выбору значений «свободных параметров», являющихся результатом долгой и часто утомительной фазы «настройки модели». Сколько неопределённостей исключено из этого выбора, и как читатели отчётов МГЭИК и пользователи прогнозов климата могут быть введены в заблуждение этим упущением? Авторы показывают, как современные подходы к машинному обучению могут трансформировать подход к настройке климатических моделей, открывая путь к одновременному ускорению совершенствования моделей и количественной оценке параметрической неопределённости. Показано, как автоматический выбор конфигураций модели, определяемых различными значениями свободных параметров, может создавать разные «миры потепления», все из которых согласуются с современными наблюдениями за климатической системой.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf2758

Будущие изменения в осадках обычно оцениваются на основе моделирования климата, а достоверность таких прогнозов необходимо оценивать по их способности отражать наблюдаемые изменения в осадках. Авторы оценивают, насколько искусно историческое моделирование климата, используемое в проекте CMIP6, фиксирует наблюдаемые изменения среднего и экстремального количества осадков. Обнаружено, что историческое моделирование CMIP6 хорошо отражает наблюдаемые изменения осадков в больших частях Европы, Азии, северо-восточной части Северной Америки, частях Южной Америки и западной Австралии, тогда как в западной части Северной Америки и частях Африки очевидно наличие недостатков. В частности, в регионах со средним качеством представления наличие очень больших ансамблей может быть полезным для повышения точности моделирования. Моделирование CMIP6 является регионально эффективным, если оно фиксирует наблюдаемые (положительные или отрицательные) тренды, в то время как нехватка качества обнаруживается в регионах, характеризующихся отрицательными наблюдаемыми трендами осадков, где CMIP6 моделирует увеличение.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL102466

Резкое чередование жарких и влажных экстремальных явлений может привести к более серьёзным социальным последствиям, чем отдельные экстремальные явления. Однако, несмотря на то, что жаркие и влажные экстремумы понимаются отдельно, их временные характеристики ещё недостаточно изучены. Данное исследование представляет собой всестороннюю оценку последовательных тепло-плювиальных и плювиально-тепловых явлений во всём мире. Авторы обнаружили, что эти последовательные экстремумы в течение недели происходят в среднем каждые 6–7 лет в тёплое время года в течение 1956–2015 гг., примерно на 15% чаще, чем можно было бы ожидать, и что их частота значительно возрастает примерно на 22% за десятилетие из-за потепления. Далее они исследовали роль дефицита давления пара и обнаружили, что тепло-плювиальные (плювиально-тепловые) события связаны с отрицательными (положительными) аномалиями дефицита давления пара. Эти результаты являются статистически значимыми на основе повторной выборки с подвижными блоками и тестов значимости поля, что подчёркивает важность этих методов для надёжной идентификации сложных событий в условиях автокорреляции и множественного тестирования. 

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL104075  

Моделирование предсказывает кризис загрязнения воды к концу века.

По данным модельного исследования, к 2100 году до 5,5 миллиардов человек во всём мире будут подвергаться воздействию загрязнённой воды.
Исследователи нанесли на карту оценки качества поверхностных вод в соответствии с тремя различными представлениями о будущем климате и социально-экономическом развитии.
В каждом случае было показано, что страны Африки к югу от Сахары относятся к наиболее пострадавшим районам.
Прогнозы, опубликованные в журнале Nature Water 17 июля, предлагают «временной и пространственный анализ того, что до сих пор было неофициальными данными о качестве воды в странах Африки к югу от Сахары», — говорит Тафадзва Мабхауди (Tafadzwa Mabhaudhi), изучающий изменение климата и продовольственную безопасность в Университете Квазулу-Наталь в Дурбане, ЮАР.
Без адекватных инвестиций в водную инфраструктуру или очистку «мы определённо сидим на бомбе замедленного действия», — добавляет Джошуа Эдокпайи (Joshua Edokpayi), исследователь в области управления качеством воды из Университета Венда в Тохоянду, Южная Африка.

По оценкам Организации Объединённых Наций, два миллиарда человек во всём мире уже борются за доступ к безопасной питьевой воде. За последние несколько десятилетий в Восточной Азии и Тихоокеанском регионе произошло наибольшее загрязнение поверхностных вод из-за бума индустриализации и роста населения, что привело к увеличению спроса на воду в районах, не имеющих соответствующей инфраструктуры.

Прогноз воды

Чтобы изучить будущие последствия подобных тенденций, исследователи смоделировали качество воды в 20-летних периодах с 2005 по 2100 гг., используя существующие модели глобального качества воды.
Они рассмотрели три будущих климатических сценария, используемых Межправительственной группой экспертов по изменению климата, известных как SSP1-RCP2.6, SSP5-RCP8.5 и SSP3-RCP7.0. SSP означает «общие социально-экономические пути» и учитывает различные социальные факторы, тогда как RCP описывает «репрезентативные пути концентрации», имея в виду эволюцию концентрации парниковых газов. Например, SSP5-RCP8.5 обозначает предположение «обычного ведения бизнеса», определяемое продолжающимся сильным технологическим прогрессом с ограниченным вниманием к глобальному потеплению. SSP1-RCP2.6 соответствует оптимистичному «зелёному» будущему, в котором устойчивость становится глобальным приоритетом. Команда обнаружила, что во всех сценариях качество воды ухудшилось в странах с развивающейся экономикой в Южной Америке и Африке к югу от Сахары. Напротив, во многих богатых странах уровни органических загрязнителей и веществ, вызывающих заболевания, имеют тенденцию к снижению благодаря улучшению очистки воды.
Прогноз SSP3-RCP7.0, описывающий предстоящий «ухабистый путь» усиливающегося национального соперничества в сочетании с медленным экономическим и экологическим прогрессом, выделяется как наихудший сценарий (см. вышеприведённую карту «Прогнозы загрязнения»). В этой модели органическое загрязнение воды в странах Африки к югу от Сахары увеличивается более чем в четыре раза к 2100 году, в результате чего 1,5 миллиарда человек подвергаются воздействию небезопасной воды. Ухудшение качества воды в Южной Азии, на Ближнем Востоке и в Северной Африке также приводит к увеличению воздействия загрязнения в этих регионах.
Это стало неожиданностью, говорит соавтор исследования Эдвард Джонс (Edward Jones), геолог из Утрехтского университета в Нидерландах. Он добавляет, что, хотя сценарий «обычного ведения бизнеса» предполагает неустойчивую зависимость от ископаемого топлива, он также может привести к улучшению водной инфраструктуры и, следовательно, к улучшению качества воды, как это уже наблюдалось в некоторых странах. Сценарий SSP3-RCP7.0 характеризуется слабым экономическим ростом, серьёзным изменением климата и ростом населения, что приводит к значительному ухудшению управления качеством воды.

Глобальные усилия

И Эдокпайи, и Мабхауди говорят, что исследование подчёркивает необходимость более эффективной реализации региональной политики в области качества воды. В соответствии с Целями устойчивого развития ООН к 2030 году каждый человек во всём мире должен иметь доступ к безопасной питьевой воде. Однако Мабхауди говорит, что существует несоответствие между глобальной политикой и реальностью в меньшем масштабе, и что миру нужны объединённые подходы, которые «поставят людей и планету во главу угла».
Загрязнение не поддается национальным границам, отмечает Эдокпайи, и трансграничное сотрудничество будет иметь решающее значение для того, чтобы самые худшие прогнозы не сбылись.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/d41586-023-02337-7