Отчет по Арктике за 2022 год от Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA) составлен 147 экспертами из 11 стран и дает важное представление о быстрых изменениях в Арктике и их влиянии на окружающую среду, экосистемы, экономику и местные сообщества.

https://www.noaa.gov/news-release/human-caused-climate-change-fuels-warmer-wetter-stormier-arctic

Оценки тренда антропогенного эффективного радиационного воздействия увеличились на 50% с 2000 г. (с +0,4 Вт м^-2 за десятилетие в 2000–2009 гг. до +0,6 Вт м^-2 за десятилетие в 2010–19 гг.). Бо́льшая часть этого увеличения обусловлена изменениями в тренде эффективного радиационного воздействия аэрозолей в результате сокращения их выбросов. В статье анализируется, в какой степени наблюдения за климатической системой Земли согласуются с этими оценками. Чтобы оценить антропогенный вклад в наблюдаемые изменения средней глобальной температуры приземного воздуха и радиационные потоки на верхней границе атмосферы, авторами используется большой ансамбль модельных радиационных воздействий из Шестого оценочного доклада МГЭИК, кроме того ими также используются данные наблюдений за оптической толщиной атмосферного аэрозоля. Тренд глобальной приземной температуры возрос с +0,18°C за десятилетие в 2000–2009 гг. до +0,35°C за десятилетие в 2010–2019 гг., что совпадает с тенденцией роста антропогенного потепления с +0,19°C за десятилетие в 2000–2009 гг. до +0,24°C за десятилетие в 2010–2019 гг. Это, а также наблюдаемые тенденции изменения радиационных потоков на верхней границе атмосферы и оптической толщины аэрозоля поддерживают гипотезу о временно́м ускорении темпов потепления, вызванном изменениями в концентрации аэрозолей. Однако все три использованных набора данных наблюдений дополнительно показывают, что и меньшие изменения тренда эффективного радиационного воздействия аэрозолей статистически согласуются с наблюдениями с 2000 г., поскольку на тренды радиационных потоков и глобальной приземной температуры в этот период существенное влияние оказывает естественная изменчивость. Расчеты по сценариям с нулевым трендом аэрозольного радиационного воздействия приводят к гораздо меньшему ускорению антропогенного потепления с 2000 года, но их число очень мало в модельном ансамбле Шестого оценочного доклада МГЭИК. Краткосрочные тренды эффективного радиационного воздействия трудно проверять с помощью наблюдений, поэтому требуется осторожность в прогнозах или политических решениях, зависящих от них, таких, например, как оценки текущей тенденции антропогенного потепления и времени, остающегося до достижения уровня роста глобальной температуры в 1,5°С, или оценки необходимого изменения баланса углерода, соответствующего этому уровню. Требуются дальнейшие систематические исследования, направленные на количественные оценки трендов и раннее обнаружение ускорения или замедления изменений.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/35/24/JCLI-D-22-0081.1.xml

Исследование предоставляет набор данных с открытым исходным кодом, содержащий измеренные данные о погоде, о внутренних помещениях и системные данные при различных настройках тестирования. Испытательное здание представляет собой двухэтажное здание гибкой исследовательской платформы в Ок-Риджской национальной лаборатории Министерства энергетики США в Ок-Ридже, штат Теннесси. Было проведено четыре испытания на нагрев и три испытания на охлаждение. Предоставляется одноминутный интервал данных о погоде, данные о внутренних помещениях здания и системные данные для каждой тестовой настройки. Фактические данные о погоде были получены метеостанцией, установленной на крыше. В этом документе описывается информация об испытательном здании и установленных датчиках, методе сбора данных и их проверке. Предоставленный набор данных может быть полезен для оценки условий системы ОВКВ и условий внутри помещений при различных операциях системы ОВКВ, а также характеристик ограждающих конструкций здания без работы системы ОВКВ с использованием свободно распространяемых тестовых данных. Кроме того, его можно использовать для эмпирической проверки механизма моделирования энергопотребления здания.

* ОВКВ (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха)/HVAC (Heating, Ventilation, & Air Conditioning)— технологии систем поддержания необходимых требований температуры, влажности и чистоты воздуха.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-022-01858-6

Объём, протяжённость и возраст арктического морского льда снижаются, однако образование зимнего морского льда, по-видимому, усиливается, несмотря на то, что потепление в Арктике зимой наиболее интенсивно. Предыдущее исследование предполагает, что дальнейшее потепление в какой-то момент приведёт к снижению образования льда, однако до сих пор отсутствует последовательное объяснение как его роста, так и падения. Авторы исследуют эти движущие факторы с помощью простой линейной модели производства льда, фокусируясь на Карском море и море Лаптевых, которые иногда называют арктическими «ледяными фабриками» из-за их огромной роли в производстве льда. Они также встраивают модель внутренней изменчивости в Большой модельный ансамбль CESM-LE. Линейная модель очень хорошо объясняет внутреннюю изменчивость, а также может объяснить принудительные рост и падение производства льда, обеспечивая понимание роли конкурирующих факторов изменений. Авторы применяют линейную модель к тем же климатическим переменным из данных наблюдений; полученная оценка образования льда за последние десятилетия свидетельствует о том, что, как и в оценках CESM-LE, в настоящее время имеет место пик образования льда в Карском море и море Лаптевых.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-34785-6

Масштаб и топологическая взаимосвязь речных сетей и зон водных ресурсов напрямую влияют на результаты моделирования глобального мультимасштабного гидрологического цикла и точность оценки водных ресурсов. Однако лишь немногие существующие глобальные наборы гидрологических данных учитывают оба аспекта одновременно. Здесь создан новый набор гидрологических данных с пространственным разрешением 90 м в качестве обновлённой версии GRNWRZ V1.0. Этот набор данных имел надлежащие пороги классификации и разделения и чёткое кодирование топологических отношений. Основываясь на сохранении точности речных сетей в GRNWRZ V1.0, авторы определили более точные пороговые значения и создали новое правило кодирования, сделавшее градацию речных сетей и разбиение зон водных ресурсов более точными, а топологические отношения более интуитивными. При поддержке этого набора данных можно гарантировать точность и эффективность крупномасштабного гидрологического моделирования. Этот набор данных обеспечивает фундаментальную поддержку данных для глобального управления водными ресурсами и глобального гидрологического моделирования в условиях изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-022-01888-0

Спутник SWOT будет с беспрецедентной точностью измерять глобальный гидрологический цикл и водовороты, поглощающие углерод. 

На снимке Балтийского моря, сделанном в 2019 году, запечатлены цветки зелёных водорослей, попавших в водовороты

На турбулентные водовороты размером от нескольких километров до сотен километров в поперечнике, отслаивающиеся от больших океанских течений и смешивающие тепло и углекислый газ с более глубокими слоями океана, как сливки, смешанные с кофе, слишком долго не обращали внимания. Они являются самой активной особенностью океана, критически важной для правильного построения климатических моделей, но также в значительной степени невидимыми для спутников, за исключением тех случаев, когда они случайно «подметают» массивное цветение зеленого фитопланктона. 

Водовороты и на суше - приливы и отливы рек и озёр станут в центре внимания после запуска спутника поверхностных вод и топографии океана (SWOT), совместного предприятия НАСА и французского космического агентства CNES. Спутник стоимостью 1,2 миллиарда долларов, запуск которого ожидается не ранее 15 декабря с базы космических сил Ванденберг в Калифорнии на ракете SpaceX Falcon 9, оснащён альтиметром, который может измерять высоту водной поверхности с точностью до пары сантиметров, что позволит исследователям делать выводы о движениях, определяющих её. «Изменения, которые мы ожидаем от SWOT, будут весьма значительными», — говорит Дж. Томас Фаррар (Thomas Farrar), физический океанограф из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI). 

Для океанографов это будет похоже на надевание пары очков, говорит Розмари Морроу (Rosemary Morrow), физический океанограф из Лаборатории космических, геофизических и океанографических исследований в Тулузе, Франция. Спутник улавливает вихри размером семь километров в поперечнике и охватывают почти весь земной шар каждые 21 день. На суше SWOT сможет отображать изменение высоты более 6 миллионов озёр, от Великих озёр до прудов, а также фиксировать потоки в реках шириной более 100 метров. Он заменит точечные, нечастые измерения с земли и сделает область гидрологии гораздо более эмпирической и глобальной, чем когда-либо. «Это поможет нам определить круговорот воды в Арктике, Африке — местах, по которым у нас нет наземных данных», — говорит Тамлин Павелски (Tamlin Pavelsky), гидролог из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл и соруководитель научной группы SWOT по пресноводным исследованиям.

В течение почти четырёх десятилетий НАСА и CNES запустили серию спутников с радиолокационными высотомерами, которые используют отраженные импульсы радара для измерения высоты водной поверхности. Эти инструменты отслеживают ускорение повышения уровня мирового океана, что является основным показателем изменения климата. Измеряя выпуклости и «ямки» океана, они также отслеживают крупномасштабные течения, несущие воду вокруг планеты. Но низкое пространственное разрешение спутников означало, что реки и небольшие водовороты были вне досягаемости. 

SWOT получает более чёткое изображение с помощью двух пятиметровых штанг, каждая из которых имеет антенну для улавливания отражений радиолокационных импульсов SWOT от поверхности Земли. Широко разнесённые антенны дают SWOT разрешение для измерения высоты участка воды шириной всего в километры, а не в сотни километров, позволяя увидеть небольшие водовороты. 

Вооружившись точными наблюдениями, гидрологи смогут сказать, как озёра и реки меняются в зависимости от сезона и как краткосрочные климатические факторы, такие как Эль-Ниньо, влияют на эти ритмы. Для морских экологов SWOT сможет показать, как уровень крупнейших рек мира падает каждый раз, когда их перекрывает плотина или водослив, и насколько сильно это фрагментирует водную среду обитания. Спутник также увидит рябь, которая выдает речные мелководья и глубокие заводи, что является благом для изучения эволюции рек. И SWOT будет регистрировать паводковые воды по мере их движения вниз по реке, что должно помочь специалистам по моделированию наводнений, хотя измерения не будут достаточно оперативными, чтобы помочь сообществам подготовиться. 

Хотя SWOT должен работать всего три года, его научная группа планирует искать корреляции между обнаруженными им потоками воды и характеристиками перманентных миссий Landsat, работающих в видимом свете, такими как изменение ширины озер и рек. По словам Павелски, эти видимые изменения могут служить показателем уровня воды, позволяя исследователям продолжать следить за течениями на планете. «Даже после того, как SWOT закончит работу, вы все равно можете продолжить этот анализ». 

Взгляд SWOT на водовороты может быть его самой большой заслугой. Например, он проверит предсказания о том, что тысячи маленьких водоворотов одновременно волнуют океан, говорит Сильвия Коул (Sylvia Cole), физический океанограф из WHOI. По словам Морроу, водовороты диаметром всего в несколько километров, вероятно, играют решающую роль в попадании тепла и углерода в океаны вблизи полюсов. По её словам, они также вызывают перемешивание в небольших морях. «Вероятно, мы недооцениваем энергию Средиземноморья на 90%, потому что нам не хватает знания этих структур меньшего масштаба». 

На береговых линиях SWOT предоставит подробную картину того, как горячие точки повышения уровня моря в открытом океане влияют на прибрежные затопления, говорит Сёнке Дангендорф (Sönke Dangendorf), физический океанограф из Тулейнского университета. По словам Морроу, он также изучит другую потенциальную угрозу для побережья: небольшие водовороты, которые могут нагревать близлежащие воды и вызывать более сильные ураганы. «Мы улавливаем больше тепла не только на поверхности, но и на глубине». Это важные вопросы, на которые нужно ответить быстро, поскольку большая часть человечества живет вдоль побережья, добавляет она. «Острее всё ощущается в прибрежной зоне».

Ссылка: https://www.science.org/content/article/nasa-mission-will-study-hidden-ocean-swirls-soak-heat-global-warming

Обычно считается, что в последние десятилетия сибирские леса служили важным поглотителем углерода, но воздействие сильных засух и пожаров могло повлиять на их углеродную динамику. Ограниченные доступные ресурсы леса означают, что углеродный баланс остаётся неопределённым. Авторы анализируют ежегодные изменения живого и мёртвого надземного углерода, полученные на основе низкочастотных пассивных микроволновых наблюдений с 2010 по 2019 гг. Обнаружено, что в этот период углеродный баланс сибирских лесов был близок к нулевому, сток углерода составил лишь    Пг С год^–1. Запасы углерода в мёртвой древесине увеличились, но это в значительной степени компенсировалось уменьшением живой биомассы. Значительные потери живого надземного углерода связаны с пожарами и засухой, такими как широкомасштабные пожары в северной Сибири в 2012 г. и экстремальная засуха в восточной Сибири в 2015 г. Эти потери живого надземного углерода контрастируют с тенденциями «озеленения», наблюдаемыми в индексе поверхности листа за тот же период, разделение объясняется более быстрым восстановлением поверхности листа после воздействия, чем живого надземного углерода. Это исследование подчёркивает уязвимость крупных запасов углерода в лесах Сибири к климатическим воздействиям, что ставит под сомнение устойчивость стока углерода в этом регионе земного шара.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-022-01087-x

Волны тепла представляют серьёзную угрозу для здоровья человека и экосистем. Поэтому ожидаемое увеличение частоты и интенсивности волн тепла требует прогнозирования для повышения готовности и сведения к минимуму неблагоприятных воздействий. В этом обзоре задокументированы текущие возможности прогнозирования волн тепла в масштабах времени от суток до десяти лет и описаны прогнозируемые изменения в условиях антропогенного потепления. Различные локальные и удалённые факторы и обратные связи влияют на развитие волн тепла. В дневных масштабах наиболее важными являются внетропические атмосферные блоки и глобальная связь между сушей и атмосферой, а в субсезонных и сезонных временных масштабах вклад вносят аномалии влажности почвы и состояния поверхности океана. Знание этих движущих сил позволяет умело прогнозировать периоды сильной жары от дня до недели. Сложнее прогнозы за пределами временных масштабов в несколько недель, но можно оценить тенденции к температурам выше среднего. Ожидается, что в дальнейшем периоды сильной жары станут более частыми, устойчивыми и интенсивными почти во всех населённых регионах, причём в некоторых районах, особенно в средних широтах, эти тенденции будут усиливаться за счёт высыхания почвы. Также участились случаи влажных волн тепла, особенно в южной части Азии. Лучшее понимание соответствующих движущих сил и их модельного представления, включая атмосферную динамику, влажность атмосферы и почвы, а также поверхностный покров, должно стать приоритетом для улучшения прогнозирования волн тепла.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-022-00371-z