Новые исследования показывают, что упущенные из виду системы апвеллинга в западных пограничных течениях играют роль в переносе питательных веществ, углерода и тепла в глобальном океане.

Апвеллинг и даунвеллинг играют важную роль в переносе тепла, углерода и питательных веществ, влияющих на климат Земли. Многие исследования были сосредоточены на этих вертикальных движениях в океане, в том числе в восточных пограничных течениях, вдоль экватора и в Южном океане. 

Предыдущие исследования предполагали, что западные пограничные течения связаны с вертикальным переносом воды, но устойчивое присутствие и динамика вертикальных движений в основных областях западных пограничных течений до сих пор не описаны, отчасти из-за мощного горизонтального движения воды и водоворотов, связанных с этими течениями, что затрудняет обнаружение прямых вертикальных движений, обусловленных западными пограничными течениями. 

В новом исследовании Liao et al. выделили закономерности в различных наборах океанических данных. Они рассмотрели вертикальную скорость, используя шесть наборов таких данных, охватывающих период с января 1992 по декабрь 2009 гг., в рамках различных моделей циркуляции океана. Затем исследователи классифицировали пять основных субтропических регионов западных пограничных течений: течения Куросио, Гольфстрим, Агульяс, Восточно-Австралийское и Бразильское течения. 

Хотя и не напрямую, сильный подповерхностный апвеллинг наблюдался во всех основных районах западных пограничных течений во всех шести наборах данных. Авторы говорят, что системы апвеллинга необходимы для того, чтобы западные пограничные течения находились в геострофическом равновесии. Кроме того, они обнаружили, что вертикальное движение в областях западных пограничных течений происходит относительно глубоко — глубже, чем, например, апвеллинг вблизи экватора, — и апвеллинг западных пограничных течений может достигать поверхностного смешанного слоя. Это открытие предполагает, что в субтропических регионах апвеллинг западных пограничных течений играет роль в вертикальном перемещении тепла и углерода, что может иметь важное значение для их регулирования в верхних слоях океана и атмосферы в течение длительного времени.

Кроме того, этот апвеллинг и связанная с ним циркуляция в субтропических регионах предполагают, что апвеллинг западных пограничных течений является путём, по которому проходят различные биологические, химические и физические процессы. Но авторы отмечают, что необходимы дополнительные исследования, чтобы лучше понять динамику апвеллинга западных пограничных течений и роль, которую он играет в климатической системе.

Статья опубликована в Journal of Geophysical Research: Oceans, https://doi.org/10.1029/2021JC017649, 2022.

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/hidden-upwelling-systems-may-be-overlooked-branches-of-ocean-circulation  

Сезон ураганов в Северной Атлантике 2020 года был одним из самых активных за всю историю наблюдений, вызвав проливные дожди, сильные штормовые нагоны и сильный ветер. Деятельность человека продолжает увеличивать содержание парниковых газов в атмосфере, что привело к повышению глобальной средней температуры поверхности более чем на 1°C в 2020 году по сравнению с 1850 годом. Этот рост температуры повлёк повышение температуры поверхности моря в Северной Атлантике на 0,4–0,9°C в сезон ураганов 2020 г. Авторы показали, что антропогенное изменение климата увеличило экстремальные трёхчасовые уровни ливневых дождей и экстремальные трёхдневные накопленные количества осадков в течение всего сезона ураганов 2020 г. для наблюдаемых штормов, сила которых не ниже тропического (>18 м/с), на 10 и 5% соответственно. При штормах ураганной силы (>33 м/с) экстремальные трёхчасовые нормы осадков и экстремальные трёхдневные накопленные суммы осадков увеличиваются на 11 и 8% соответственно.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-29379-1

Адаптация является ключом к минимизации социального бремени в периоды сильной жары; однако наше понимание способности к адаптации в социально-экономическом спектре является неполным. Авторы показывают, что наблюдаемые тенденции волн тепла за последние четыре десятилетия были наиболее выражены в регионе с самым низким уровнем доходов в мире, это привело к более чем на 40% более высокому уровню воздействия в период с 2010 по 2019 гг. по сравнению с регионом с самым высоким уровнем доходов. В регионах с низким уровнем доходов снижена способность адаптироваться к потеплению, что усугубляет воздействие более сильной жары. Также показано, что за последнее десятилетие (2010–2019 гг.) отдельные смежные волны тепла охватили в 2,5 раза большую площадь по сравнению с 1980-ми годами. Повсеместные периоды сильной жары могут привести к перегрузке энергосистемы и свести на нет усилия по адаптации, зависящие от электроэнергии, что будет иметь серьёзные последствия даже в регионах с более высокой способностью к адаптации. Кроме того, авторы сравнивают прогнозируемое глобальное воздействие волн тепла, используя валовой внутренний продукт на душу населения в качестве показателя способности к адаптации. Предполагаемая быстрая адаптация в регионах с высоким уровнем доходов приводит к ограниченным изменениям воздействия волн тепла в XXI веке. Напротив, отсроченная адаптация в регионе с более низкими доходами ведёт к усилению воздействия волн тепла и усугублению изменчивости теплового стресса. Ожидается, что в период с 2060 по 2069 гг. регион с самым низким квартилем доходов будет подвергаться в 1,8–5 раз большему воздействию волн тепла, чем каждый регион с более высоким уровнем доходов. Эта изменчивость обостряется к концу века, когда регион с самым низким квартилем доходов испытывает почти такое же сильное воздействие волн тепла, как три региона с более высоким уровнем доходов вместе взятые в период с 2090 по 2099 гг. Представленные результаты подчёркивают необходимость глобальных инвестиций в адаптационные возможности стран с низким уровнем доходов, чтобы избежать в XXI веке крупных гуманитарных катастроф, вызванных изменением климата.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021EF002488

Сегодня, 12 апреля 2022 года, в Морской порт Санкт-Петербурга прибыло научно-экспедиционное судно «Академик Трёшников» Арктического и антарктического научно-исследовательского института, выполнявшее рейс по программе 67-й Российской антарктической экспедиции. На борту судна на Родину вернулись 64 участника экспедиции и 59 членов экипажа.

За время рейса, длившегося 133 дня, судно совершило плавание в Атлантическом, Тихом и Южном океанах с остановками в портах Кейптаун и Бремерхафен и на станциях и полевых базах Молодежная, Беллинсгаузен и Русская. Все плановые сезонные операции и работы Российской антарктической экспедиции выполнены в срок и в полном объеме.

«В этом сезоне наши полярники выполнили большой объем научных работ, которые лягут в основу исследований об изменениях климата на Земле. Успешно решена важнейшая задача по подготовке инфраструктуры для начала первого этапа капитального строительства нового зимовочного комплекса на станции Восток и первой очереди нового модульного служебно-жилого комплекса на станции Мирный. С этой целью проведена беспрецедентная по масштабам и сложности логистическая операция по доставке оборудования и материалов. Поддержку работы полярников обеспечивали более 50 единиц наземной транспортной техники, морские суда и авиация. Благодаря этой работе в следующем сезоне мы сможем приступить к возведению новых объектов на наших станциях», – рассказал директор Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ) Александр Макаров.

В общей сложности за сезон специалистами РАЭ проведено 14 санно-гусеничных походов протяженностью свыше 30 тысяч километров. Из них 9 походов по маршруту Прогресс-Восток и 5 топливных походов на базы «550 км» и «1100 км», обеспечивающих дозаправку техники. Сезонный транспортный отряд в составе 90 человек обеспечил доставку около 1600 тонн грузов, включая 1200 тонн материалов и конструкций для строительства нового зимовочного комплекса станции Восток. В походах использовались 40 тягачей PistenBully 300 Polar, 5 тракторов Caterpillar и 6 вездеходов Бурлак. Для операции были изготовлены специально увеличенные платформы на лыжном ходу, размером 12,2 м длиной и 8,15 м шириной, способные перевозить груз свыше 60 тонн.

Для обеспечения научно-исследовательских и транспортно-логистических задач в антарктической зоне работали научно-экспедиционные суда «Академик Федоров» и «Академик Трешников» ААНИИ, НИС «Академик Мстислав Келдыш» Российской академии наук и НИС «Профессор Логачев» АО «Росгеология».

В сезонный период 67-й РАЭ российские полярники провели широкий спектр научных исследований. В том числе комплексный мониторинг природной среды Антарктики на пяти российских антарктических станциях Восток, Мирный, Новолазаревская, Прогресс, Беллинсгаузен, а также на полевых базах Оазис Бангера, Молодёжная, Дружная-4, Ленинградская и Русская. Собраны данные об изменениях природной среды в приземной, свободной и верхней атмосфере, криосфере, биосфере, магнитосфере, ионосфере, озоносфере, гидросфере и литосфере южной полярной области и водах Южного океана.

На антарктической станции Восток успешно подняли с глубины 3 453 метра ледяной керн возрастом 567 тысяч лет. Древний лед доставлен сегодня в Санкт-Петербург, где специалисты ААНИИ проведут его исследования и смогут собрать уникальные данные о климатических процессах, происходивших на Земле на протяжении нескольких миллионов лет. По ледяным кернам будут точно реконструированы температурный режим, солнечная и вулканическая активность, плотность и газовый состав атмосферы, определено содержание парниковых газов. Данные реконструкции позволят выстроить модели будущих возможных климатических колебаний на планете и лягут в основу исследований важнейших отраслей науки и экономики. В следующем году учёные рассчитывают получить из нижних слоев ледника образцы возрастом более 1 миллиона лет.

Ссылка: https://www.aari.ru/press-center/news/novosti-aari/zavershilsya-sezonnyy-etap-67-y-rossiyskoy-antarkticheskoy-ekspeditsii 

 В рамках проекта «CO₂ Human Emissions» были созданы реалистичные 9-километровые глобальные поля с высоким разрешением атмосферных трассеров углерода для содействия исследованиям углеродного цикла с текущими и планируемыми спутниковыми миссиями, а также с ростом данных наблюдений на местах (in situ). Реалистичные атмосферные поля CO₂, CH4 и CO могут служить ориентиром для оценки планируемых сетей новых спутниковых и локальных данных, а также для изучения атмосферной изменчивости трассеров, обусловленных погодой. Модельные результаты, охватывающие 2015 г., основаны на прогнозах службы мониторинга атмосферы Copernicus в Европейском центре среднесрочных прогнозов погоды с улучшениями в различных компонентах модели и входных данных, таких как антропогенные выбросы, в рамках подготовки системы поддержки мониторинга и контроля CO₂. Относительный вклад различных выбросов и естественных потоков в наблюдаемую атмосферную изменчивость диагностируется при моделировании с помощью дополнительных помеченных трассеров. Оценка таких имитаций моделей с высоким разрешением может использоваться для выявления недостатков модели и её дальнейшего развития.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-022-01228-2

«Кривая» — это серия, рассказывающая о загадочном росте содержания метана в земной атмосфере и поиске его источника.

Как ни странно, основополагающий факт об изменении климата отсутствует в общественном сознании.

Одна из причин: в нём есть загадка, которую учёные ещё не разгадали.

Метан, мощный парниковый газ, проникает в атмосферу в ускоренном темпе с 2007 года. Но причина ускорения остается неизвестной.

Сегодня NOAA сообщила более отрезвляющие новости. Согласно предварительному анализу еженедельных измерений, проводимых в 40 точках по всему миру, в 2021 году уровень метана вырос больше, чем в любой другой год за всю историю наблюдений. Ранее 2020 год также побил рекорды.

Академические журналы пестрят теориями появления метана. Сессии конференций превращаются в мозговой штурм. Одна группа учёных пошла на экстраординарный шаг, разослав опросы, чтобы узнать мнение других исследователей по этому вопросу.

Редко когда кажется, что изменение климата — это загадка. Когда была сформирована Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК), оспаривались даже основные факты: нагревается ли планета? повышается ли уровень моря?

Эти споры давно улеглись, а на их место встали политические заторы. Пока законодатели спорят, люди страдают и гибнут от жары и штормов, усугубленных изменением климата. Когда так много поставлено на карту, усиливается ощущение, что наукой всё доказано. Историк науки Наоми Орескес (Naomi Oreskes) призвала к прекращению дискуссий МГЭИК по физическим наукам об изменении климата, утверждая, что вместо этого все усилия должны быть направлены на поиск решений.

Но когда дело доходит до метана, научных доказательств нет. И это важно.

Метан является одним из самых мощных рычагов для быстрой остановки потепления. Согласно последнему докладу МГЭИК, достижение целей Парижского соглашения невозможно без сокращения выбросов метана на треть в этом десятилетии.

Хорошая новость заключается в том, что известно, с чего начать. По данным МГЭИК и других организаций, большая часть выбросов метана, обусловленных нефте- и газодобычей, может быть сокращена с помощью существующих недорогих технологий. Многие крупные игроки отрасли говорят, что они согласны с этим планом.

Но учёные опасаются, что даже если мы сократим выбросы от ископаемого топлива, содержание метана в атмосфере продолжит расти. Более высокие выбросы могут быть связаны с естественными трясинами и болотами, а также, вероятно, вырастут антропогенные выбросы, связанные с домашним скотом и свалками. Таяние многолетней мерзлоты на севере также имеет большое значение.

«Это очень страшная и серьёзная ситуация», — сказал Бен Поултер (Ben Poulter), климатолог из NASA, более десяти лет изучающий метан в атмосфере.

Кривая концентрации метана в атмосфере является источником бесконечного любопытства — и тревоги — для учёных.

Я пишу эту серию статей «Кривая» для того, чтобы отметить загадочный рост содержания метана в нашей атмосфере и задокументировать поиски его источника исследователями.

Впервые мне стало известно о загадке роста метана в прошлом году. С тех пор мне довелось путешествовать с учёными, которые ищут ответы от порога Арктики до тропических мангровых зарослей побережья Мексиканского залива. Попутно исследователь за исследователем описывали кривую метана — одна даже нарисовала её в воздухе пальцами, форму, которую она знает по памяти.

Теперь у нас есть ещё один пункт данных, чтобы добавить: метан вырос на 16,99 частей на миллиард в прошлом году. Годом ранее он увеличился на 15,27 частей на миллиард, что стало предыдущим рекордом с момента начала измерений в 1983 году. Значение на 2021 год всё ещё проверяется учёными и может немного снизиться, когда в конце этого года будут опубликованы официальные данные.

Но эта история больше, чем метан. Поскольку политики внедряют технологии сокращения выбросов углерода в невиданных ранее масштабах и темпах, я думаю, что мы можем извлечь урок из этой загадки: меры по борьбе с изменением климата могут включать в себя дополнительные исследования, дискуссии и право на ошибку.

Первая глава нашей климатической истории была проиллюстрирована драматическим восходящим потоком углекислого газа с течением времени. Кривая Килинга стала одной из самых известных (или печально известных) характеристик изменения климата на Земле.

В нашей следующей главе, я надеюсь, что метан и его кривая окажутся в центре внимания.

Ссылка: https://eos.org/articles/a-climate-mystery-warns-us-to-heed-the-unknown

Наземное испарение (E) является ключевой климатической переменной, контролируемой множеством факторов окружающей среды. Ограничения, которые регулируют испарение с листьев растений (или транспирацию, Et), особенно сложны, однако часто предполагается, что они взаимодействуют линейно в глобальных моделях из-за ограниченных знаний, основанных на местных исследованиях. Авторы посредством алгоритмов глубокого обучения, используя данные о вихревой ковариации и сокодвижении вместе со спутниковыми наблюдениями, моделируют транспирационный стресс (St), т. е. уменьшение Et от его теоретического максимума. Они встраивают новую формулировку St в модель, описывающую процессы наземного испарения, чтобы получить глобальную гибридную модель E. В этой гибридной модели формулировка St интерактивно связана с базовой моделью в суточных временных масштабах. Сравнения с данными на месте (in situ) и спутниковыми прокси-данными демонстрируют расширенные возможности оценки St и E в глобальном масштабе. Предлагаемая структура может быть расширена для улучшения оценки E в моделях системы Земли и улучшения понимания этой важной климатической переменной.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-29543-7

Будущие изменения в сезонной эволюции Эль-Ниньо — Южного колебания (ЭНЮК) на этапах его возникновения и затухания привлекли мало внимания исследовательского сообщества. В этой работе исследуются предполагаемые изменения пространственно-временной эволюции явлений Эль-Ниньо в XXI веке с использованием мультимодельного ансамбля моделей общей циркуляции, учитывающих антропогенное воздействие. Показано, что Эль-Ниньо, по прогнозам, будет (1) расти более быстрыми темпами, (2) дольше сохраняться в восточной и дальневосточной частях Тихого океана и (3) иметь более сильные и отчётливые воздействия через отдалённые связи. Эти изменения связаны со значительными изменениями среднего состояния тропической части Тихого океана, доминирующими процессами обратных связей ЭНЮК и усилением стохастического воздействия порывов западного ветра в западной экваториальной части Тихого океана. Они могут привести к более значительным и устойчивым глобальным воздействиям Эль-Ниньо в будущем.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-29519-7

Прогнозы системы Земли, такие как прогнозы погоды и прогнозы климата, требуют использования моделей, основанных на наблюдениях на многих уровнях. Некоторые методы интеграции моделей и наблюдений очень систематичны и комплексны (например, усвоение данных), а некоторые предназначены для одной цели и адаптированы (например, для проверки качества модели). Авторы рассматривают современные методы и лучшие подходы для интеграции моделей и наблюдений. Они анализируют, как будущие разработки могут позволить передовым разнородным сетям наблюдений и моделям улучшить прогнозы системы Земли (включая атмосферу, поверхность Земли, океаны, криосферу и химический состав) в масштабах от погоды до климата. Поскольку сообщество стремится разработать следующее поколение моделей и систем данных, необходимо использовать более целостный, комплексный и скоординированный подход к моделям, наблюдениям и их неопределённостям, чтобы максимизировать пользу для прогнозирования системы Земли и воздействия на общество.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn3488

Температура поверхности моря (ТПМ) быстро падает, когда тайфун проходит на западе северной части Тихого океана. В целом более интенсивные тайфуны в день прихода вызывают более сильное охлаждение ТПМ за счёт турбулентного вертикального перемешивания океана. Более того, после прохождения интенсивных тайфунов бывают случаи, когда ТПМ ещё больше снижается, а холод сохраняется примерно в течение двух недель. В этом исследовании предлагаются возможные механизмы, с помощью которых длительные холодные отклики ТПМ на воздействие тайфунов связаны с возникновением циркуляции океана, подобной холодному ядру. Атмосферная поверхностная циклоническая циркуляция вызывает расходящиеся против часовой стрелки верхние океанические течения за счет экмановского переноса, который, в свою очередь, создаёт дальнейший апвеллинг и усиливает холодную ТПМ. В реанализе океана ERA5 реакции океанских течений, подобные холодному ядру, были сильными в пяти из 12 интенсивных тайфунов, прошедших через 30° с.ш. на западе северной части Тихого океана с 2001 по 2019 гг. Благоприятными условиями для возникновения циркуляции холодного ядра можно считать медленную скорость миграции тайфунов с большой интенсивностью, хорошую стратификацию вертикальных слоёв океана и отсутствие крупномасштабных сильных фоновых течений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-022-09833-2