В регионе Юго-Восточной Сибири в последнее время весной наблюдаются всё более обширные лесные пожары, угрожающие его большой способности связывать углерод в обширных лесах и торфяниках. Однако основные механизмы, способствующие увеличению пожаров, и их потенциальные реакции на будущее изменение климата остаются неясными. Используя данные реанализа и выходные данные климатической модели вместе с моделью глубокого обучения, авторы изучают связь между аномалиями температуры морской поверхности в положительной фазе североатлантического триполя и усилением лесных пожаров в Юго-Восточной Сибири и прогнозируют будущую тенденцию интенсивности лесных пожаров в условиях изменения климата. Обнаружено, что апрельская положительная фаза североатлантического триполя усиливает сибирский антициклон, вызывая повышение температуры и таяние снега за счёт усиленного адвективного переноса тёплого воздуха в регион Юго-Восточной Сибири. Последний процесс усиливает подверженность местных торфяников с высокой плотностью благоприятным условиям для возгорания и приводит к более интенсивным лесным пожарам. Также продемонстрировано, что прогнозируемые вариации североатлантического триполя могут приводить к междесятилетним изменениям в будущих апрельских лесных пожарах Юго-Восточной Сибири. С будущим сдвигом фаз режимов североатлантического триполя в условиях глобального потепления регионально усреднённая площадь пожаров в Юго-Восточной Сибири может увеличиться на 47–62% при различных сценариях потепления с 1982–2014 по 2015–2100 гг. Выводы авторов показывают обусловленную климатом эскалацию будущих лесных пожаров в Юго-Восточной Сибири в контексте глобального потепления и призывают к активным и срочным стратегиям управления пожарами для снижения их риска.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00815-x

Наблюдаемое увеличение средней глобальной температуры поверхности в период 1998 - 2012 гг. было медленнее, чем в период 1951 - 2012 гг. Однако относительный вклад всех соответствующих факторов, включая климатические, не был всесторонне проанализирован. Используя модель климата с пониженной сложностью и статистическую модель с ограничениями по наблюдениям, авторы обнаружили, что охлаждение Ла-Нинья и нисходящий солнечный цикл внесли примерно 50% и 26% общего замедления потепления в 1998–2012 гг. по сравнению с 1951–2012 гг. Кроме того, сокращение содержания озоноразрушающих веществ и метана составило примерно четверть общего замедления потепления, что можно объяснить изменениями их концентраций в атмосфере. Авторы определили, что парниковые газы, без учёта CO₂, сыграли важную роль в замедлении глобального потепления в 1998–2012 гг.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01723-x

Увеличение антропогенных выбросов CO₂ в атмосферу частично поглощается Мировым океаном посредством обмена CO₂ между воздухом и морем и его последующего перемещения на глубину, обычно называемого глобальным стоком углерода в океане. Количественная оценка этого стока углерода в океане является ключевым компонентом для «закрытия» глобального бюджета углерода, используемого для информирования и руководства политическими решениями. Эти оценки обычно сопровождаются бюджетом неопределённости, созданным путём выбора того, что воспринимается как критические компоненты неопределённости на основе выборочного экспериментирования. Однако растёт понимание того, что эти бюджеты неполны и могут быть недооценены, что ограничивает их силу как ограничения в глобальных бюджетах. Авторы представляют методологию количественной оценки пространственно и со временем изменяющихся неопределённостей в расчётах потока CO₂ «воздух-море» для оценок на основе продукта fCO₂, которая позволяет провести исчерпывающую оценку всех известных источников неопределённостей, включая масштабы декорреляции между сеточными измерениями, а подход следует стандартным методологиям распространения неопределённости. Полученные стандартные неопределённости выше, чем в ранее предложенных бюджетах, но вклады компонентов в значительной степени согласуются с предыдущей работой. Неопределённости, представленные в этом исследовании, определяют, как значимость и важность ключевых компонентов изменяются в пространстве и времени. Для образцового метода (метод UExP- FNN-U) работа определяет, что в настоящее время годовой сток углерода в океане можно оценить с точностью ±0,70 Пг С год⁻¹ (неопределённость 1σ). Поскольку этот метод был построен на устоявшихся распространении неопределённости и подходах, представляется, что он применим ко всем оценкам продукта fCO₂ стока углерода в океане.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GB008188

Траектории североатлантических штормов играют важную роль в формировании региональной погоды и климата в Западной Европе. В ответ на антропогенные выбросы летний след североатлантических штормов ослабел в последние десятилетия и, по прогнозам, продолжит ослабевать к концу этого столетия. В свете растущих усилий по смягчению последствий изменения климата крайне важно оценить, насколько обратимым является ослабление следа шторма, вызванное CO₂. Здесь показано, что в сценариях удаления CO₂ временные рамки восстановления следа шторма более чем вдвое превышают период ослабления. Установлено, что из-за длительного потепления в высоких широтах отсрочка выполнения мер по смягчению последствий за пределы удвоения концентраций CO₂ приведёт к восстановлению штормов в масштабе столетия. Учитывая воздействие ослабления летних штормов на погоду и экстремальные явления, задержка восстановления штормов может иметь более широкие региональные последствия для Западной Европы.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL109801

Лесной пожар является важнейшим фактором, влияющим на земную систему. Лесные пожары в арктическо-бореальном регионе привлекают всё большее внимание, особенно с увеличением их частоты и интенсивности в условиях быстрого потепления климата в последние годы. В этом исследовании историческое моделирование и будущий прогноз выбросов углерода от арктических и бореальных пожаров и связанных с ними условий поверхностного климата (температура воздуха у поверхности и осадки) изучаются с использованием 17 моделей земной системы CMIP6. Для исторического периода более половины (11 из 17) моделей недооценивают ∼40% наблюдаемых годовых средних выбросов углерода от пожаров в арктическо-бореальном регионе (0,20 ПгС/год) из-за более влажного смещения в арктическо-бореальных регионах. В пространственном отношении наблюдается общая недооценка очагов пожаров в восточной части Евразийского континента и переоценка в Европе. Что касается модельного разброса, то он в основном показывает большой разброс для выбросов углерода от пожаров (температура приземного воздуха) в Европе (высокие широты). Как прогнозируется, выбросы углерода от пожаров в арктическо- бореальном регионе превысят 100% (0,5 ПгС/год до конца XXI века по сравнению с ∼0,2 ПгС/год в настоящее время). Прогнозируемые осадки и температура в арктическо- бореальном регионе также показывают тенденцию к росту в XXI веке (∼31% для среднегодового количества осадков и ∼10°C для температуры приземного воздуха). Существуют значительные смещения и внутримодельный разброс среди различных моделей как в историческом моделировании, так и в будущем прогнозировании.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2024JD041806

Для оценки вклада различных воздействий в изменение температуры и состава атмосферы в период с 1980 по 2020 гг. авторы использовали химико-климатическую модель SOCOLv3. В исследовании изучался отклик содержания озона и температуры атмосферы на (1) концентрации озоноразрушающих веществ; (2) концентрации парниковых газов, температуру поверхности океана и покров морского льда; (3) солнечную радиацию; и (4) аэрозольную нагрузку в стратосфере и, отдельно, (5) концентрацию парниковых газов, (6) температуру поверхности океана и покров морского льда и (7) выбросы NOx с поверхности. Для оценки влияния конкретных факторов были выполнены модельные расчёты, обусловленные изменчивостью каждого из факторов (1–7), а также контрольный эксперимент, учитывающий влияние всех факторов одновременно. Определён относительный вклад различных факторов в эволюцию температуры и содержания озона в нижней тропосфере и стратосфере с 1980 по 2020 гг. Результаты моделирования хорошо согласуются с реанализами (MERRA2 и ERA5). Показано, что истощение стратосферного озона до введения Монреальского протокола и частичное восстановление после него были в основном обусловлены озоноразрушающими веществами. Стратосферный аэрозоль от крупных вулканических извержений вызвал только краткосрочное (до 5 лет) снижение содержания озона. Увеличение выбросов парниковых газов доминирует в продолжающемся долгосрочном похолодании стратосферы, а также в тропосферном и поверхностном потеплении. Солнечное излучение способствовало краткосрочным колебаниям, но имело минимальное долгосрочное воздействие. Кроме того, анализ солнечного сигнала в тропической стратосфере подчёркивает сложное взаимодействие солнечной радиации с вулканическими, океаническими и атмосферными факторами, выявляя значительные высотные распределения температурных и озоновых откликов на солнечную активность. Полученные результаты подтверждают необходимость разработки дальнейших инновационных методологий, учитывающих нелинейность атмосферных процессов.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/11/1289

Большие запасы почвенного углерода (C) и азота (N) в северных многолетнемёрзлых почвах могут поступить в атмосферу при изменении климата. Однако в настоящее время существуют большие неопределённости в современных бюджетах парниковых газов. Авторы сравнивают бюджеты углекислого газа (CO₂), метана (CH₄) и закиси азота (N₂O) в подходах «снизу вверх» (масштабирование на основе данных и модельных результатов) и «сверху вниз» (модели атмосферной инверсии), а также боковые потоки C и N по всему региону за период 2000–2020 гг. Подходы «снизу вверх» оценивают более высокие потоки от поверхности в атмосферу для всех парниковых газов. Оба подхода, «снизу вверх» и «сверху вниз», показывают поглощение CO₂ в естественных экосистемах («снизу вверх»: −29 (−709, 455), «сверху вниз»: −587 (−862, −312) Тг CO -C год^{− 1}) и источники CH₄ («снизу вверх»: 38 (22, 53), «сверху вниз»: 15 (11, 18) Тг CH₄-C год⁻¹) и N₂O («снизу вверх»: 0,7 (0,1, 1,3), «сверху вниз»: 0,09 (−0,19, 0,37) Тг N O-N год⁻¹). Объединённый потенциал глобального потепления всех трех газов (GWP-100) нельзя отличить от нейтрального. В более коротких временных масштабах (GWP-20) регион является суммарным источником парниковых газов, поскольку CH₄ доминирует в общем воздействии. Суммарный сток CO₂ в бореальных лесах и водно-болотных угодьях в значительной степени компенсируется пожарами и выбросами CO₂ из внутренних вод, а также выбросами CH₄ из водно-болотных угодий и внутренних вод с меньшим вкладом от выбросов N₂O. Приоритеты для будущих исследований включают представление внутренних вод в моделях на основе процессов и составление ансамблей моделей процессов для CH₄ и N₂O. Расхождения между подходами «снизу вверх» и «сверху вниз» указывают на потребность анализа того, как ансамбли предшествующих потоков влияют на бюджеты инверсии, большего количества и более равномерно распределённых измерений парниковых газов на месте и улучшенного разрешения в методах масштабирования.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GB007969

Влияние Гольфстрима на морской пограничный слой хорошо известно, однако механизмы и временные масштабы, посредством которых он влияет на верхнюю тропосферу и способствует образованию осадков, являются спорными. Используя региональную атмосферную модель высокого разрешения, авторы проливают свет на влияние внутренней изменчивости океана вдоль Гольфстрима на атмосферу средних широт. Используя ансамбль из 24 членов интеграции моделей океана, они разработали новую экспериментальную структуру, в которой одна и та же погодная система ощущает разные реализации температуры поверхности Гольфстрима. Представлен механизм «вихревой подзарядки- фронтального подъёма» (“Eddy Recharge-Frontal Lift”, ERFL), подчёркивающий совместную важность синоптической изменчивости и процессов пограничного слоя. Механизм ERFL предполагает, что внутренняя изменчивость океана подзаряжает/разряжает морской пограничный слой влагой и теплом, в то время как конвергенция, связанная с прохождением атмосферных фронтов, поднимает эти захваченные аномалии морского пограничного слоя в верхнюю тропосферу и накладывает отпечаток на осадки за удивительно короткие периоды (месяц). Влияние внутренней изменчивости океана на количество осадков зависит от фонового среднего значения температуры поверхности моря.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL107726

Океан ежегодно поглощает около четверти всех антропогенных выбросов углекислого газа (CO₂). Глобальные оценки потоков CO₂ на границе «воздух-море» обычно основаны на измерениях CO₂ в толще воздуха и морской воды и не учитывают влияние вертикальных градиентов температуры вблизи поверхности океана. Теоретические и лабораторные наблюдения показывают, что эти градиенты изменяют потоки CO₂ на границе «воздух- море», поскольку разница концентраций CO₂ там очень чувствительна к температуре. Однако полевые данные in situ, подтверждающие их влияние, пока отсутствуют. Здесь представлены независимые прямые потоки CO₂ на границе «воздух-море» наряду с косвенными потоками в толще, собранными вдоль повторных трансект в Атлантическом океане (50° с.ш. - 50° ю.ш.) в 2018 и 2019 гг. Обнаружено, что учёт вертикальных градиентов температуры уменьшает разницу между прямыми и косвенными потоками с 0,19 ммоль м⁻² день⁻¹ до 0,08 ммоль м⁻² день⁻¹ (N = 148). Это подразумевает увеличение стока CO₂ в Атлантике на ~0,03 Пг С в год (~7% стока в Атлантическом океане). Эти полевые результаты подтверждают теоретические, модельные и основанные на наблюдениях оценки, все из которых предсказывали, что учёт градиентов температуры вблизи поверхности увеличит оценки глобального поглощения CO₂ океаном. Учёт этого возросшего поглощения океаном, вероятно, потребует некоторого пересмотра методов количественной оценки глобальных углеродных бюджетов.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-024-01570-7

Улучшение качества спутникового дистанционного зондирования с высоким разрешением и вычислительные достижения ускорили разработку глобальных наборов данных, которые очерчивают городские земли, что имеет решающее значение для понимания климатических рисков во всё более урбанизирующемся мире. Авторы анализируют структуры городского земельного покрова в пространственно-временных масштабах из нескольких таких продуктов текущего поколения. Хотя все наборы данных показывают быстро урбанизирующийся мир (площадь глобальных городских земель почти утроилась в период с 1985 по 2015 гг.), существуют существенные расхождения в оценках площади городских земель среди продуктов, на которые влияет масштаб, различные определения городов и методологии. Обсуждаются последствия этих расхождений для нескольких вариантов использования, в том числе для мониторинга опасностей городского климата и для моделирования вызванных урбанизацией воздействий на погоду и климат от регионального до глобального масштаба. Полученные результаты демонстрируют важность выбора подходящих для данной цели наборов данных с целью изучения конкретных аспектов исторической, настоящей и будущей урбанизации, имеющих значение для устойчивого развития, распределения ресурсов и количественной оценки последствий изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-52241-5