С 2019 года наблюдается значительная тенденция к снижению содержания арктического стратосферного озона, а в 2020 году была зарегистрирована первая озоновая дыра в Арктическом стратосферном полярном вихре, что вызывает обеспокоенность. Это подчёркивает важность разработки алгоритма, способного прогнозировать уровни содержания арктического озона, желательно с минимальными вычислительными ресурсами. В данном исследовании представлен новый подход к прогнозированию содержания озона, основанный на морфологических и динамических свойствах стратосферного полярного вихря с использованием объяснимого машинного обучения. XGBoost демонстрирует хорошее согласие с наблюдениями, достигая показателя коэффициентов детерминации R² 0,80 и корреляции 0,91. Алгоритм точно предсказывает суточные и сезонные закономерности изменений содержания озона. Он успешно фиксирует закономерности самых низких зарегистрированных уровней озона в 2020 году, хотя и завышает значения содержания озона примерно на 20 единиц Добсона. Более того, в некоторые годы прогнозируемые значения содержания озона также демонстрируют хорошее соответствие наблюдениям. Примечательно, что алгоритм опирается исключительно на физические характеристики стратосферного полярного вихря для прогнозирования химической потери озона, демонстрируя потенциал динамических параметров в прогнозировании изменчивости содержания озона. Он может служить инструментом для прогнозирования будущей изменчивости содержания арктического озона, используя данные климатических моделей, не учитывающих интерактивную химию.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-025-24379-9

Продолжающийся в течение четырёх десятилетий рост глобального индекса листовой поверхности (ИЛП), фиксируемый по данным спутниковых наблюдений, свидетельствует об усилении секвестрации углерода и испарительного охлаждения, что может способствовать смягчению потепления климата. Однако роль изменения растительного покрова в этих тенденциях остаётся предметом дискуссий, что вызывает опасения по поводу потенциального влияния лесовосстановления и вырубки лесов на взаимодействие экосистем и климата. В данной работе авторы разрабатывают основанную на данных структуру, объединяющую спутниковые наблюдения, для количественной оценки вклада изменения растительного покрова в динамику ИЛП в пространстве и времени. Было обнаружено, что изменение растительного покрова объясняет 18,1 ± 5,9% наблюдаемого увеличения ИЛП с 1980-х годов, с выраженным вкладом увеличения лесного покрова, в первую очередь в северном полушарии (33,8 ± 3,6%), частично компенсируемого вырубкой лесов, происходящей в основном в южном полушарии (−15,7 ± 3,1%). Увеличение наиболее заметно в лесных регионах, таких как Китай и Европа, в то время как чувствительность, определяемая как изменение ИЛП на единицу процента прироста древесного покрова, ниже, чем снижение, вызванное вырубкой лесов в тропических районах. Авторы делают вывод, что изменение растительного покрова уже формирует, и всё больше, глобальную динамику ИЛП в большей степени, чем считалось ранее, что имеет важные последствия для будущих прогнозов динамики ИЛП, разработки моделей и политики смягчения изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-64305-1

Два повторяющихся радиационных состояния («пропускающее» и «непрозрачное») существенно влияют на энергетический баланс поверхности Арктики, контролируя нисходящую длинноволновую радиацию. Поскольку эти состояния в первую очередь определяются облачными процессами, многие модели с грубым разрешением не способны описать их. В данной работе оценивается, насколько хорошо оптимизированная модель метеорологических исследований и прогнозирования (Polar-optimized Weather Research and Forecasting, PWRF) воспроизводит современные распределения нисходящей длинноволновой радиации, связанные с этими состояниями, и исследуются прогнозируемые изменения в будущем. Хотя большинство физических параметризаций отражают элементы широко используемого Arctic System Reanalysis (ASR), авторы тестируют несколько передовых микрофизических схем и оценивают влияние разрешения модели. Двухмоментные схемы P3 и Моррисона (кандидаты для следующей версии ASR) дают избыточный эффект непропускающей моды, в то время как схема Годдарда, используемая в ASR, даёт избыточный эффект пропускающей моды. Смещение непрозрачности в схемах P3 и Моррисона обусловлено главным образом избыточной низкоуровневой оптически плотной облачностью над морским льдом. Из всех схем P3 лучше всего сохраняет различимость двух радиационных мод. Используя эту схему, модель PWRF, реализованная с учётом данных CESM1 конца столетия, прогнозирует сдвиг в сторону более частых непрозрачных условий, что согласуется с многолетними наблюдениями на Северном склоне Аляски. Хотя PWRF обещает быть инструментом для динамического даунскейлинга результатов климатических моделей, устойчивые смещения, связанные с облачностью, особенно надо льдом, требуют осторожности в будущих прогнозах. Дальнейшее улучшение представления облачности необходимо для получения более качественного представления об изменениях радиационного режима в Арктике.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2025-4934/

Изменения среднего уровня Мирового океана в позднем кайнозое остаются неопределёнными. Авторы используют реконструкцию изменений δ¹⁸O морской воды для реконструкции среднего уровня Мирового океана за период с 4,5 млн лет назад, что объясняет температурные изменения δ¹⁸O глобальных ледниковых щитов. В период с 4,5 до 3 млн лет назад периоды высокого стояния моря сохранялись на отметке до 20 м выше современного, тогда как первые периоды низкого стояния ниже современного уровня предполагают начало оледенения в Северном полушарии 4 млн лет назад. Интенсификация глобального оледенения происходила в период с 3 до 2,5 млн лет назад, достигая кульминации в период низкого стояния, аналогичного последнему ледниковому максимуму 21 000 лет назад, который повторялся на протяжении большей части плейстоцена. Авторы приписывают среднеплейстоценовый переход в изменчивости ледникового покрова (от 1,2 млн лет до 0,62 млн лет) модуляции 41-тысячелетнего (тыс. лет) наклона земной оси за счёт увеличения ~100-тысячелетней изменчивости CO₂.

ВВЕДЕНИЕ
Изотопный состав кислорода (¹⁸O/¹⁶O) в раковинах бентосных фораминифер (δ¹⁸O_b) давно служит простым, но мощным средством для описания долгосрочной эволюции комбинированных изменений температуры глубоководного океана (δ¹⁸O_T) и глобального среднего уровня моря, причём последний регистрируется изменениями δ¹⁸O морской воды (δ¹⁸O_sw) в результате роста и распада ледникового покрова. В последнее время широко применяемая стратегия изоляции δ¹⁸O_sw путём регрессии данных δ¹⁸O_b относительно известных значений уровня моря подтвердила давний вывод, основанный на данных δ¹⁸O_b, о том, что изменение уровня моря за последние 4,5 млн лет сопровождалось двумя переходами к более низким уровням стояния. Первый переход [от 3 до 2,5 миллионов лет назад] представляет собой всё более крупные ледяные щиты Северного полушария, колебания которых происходили с периодичностью в 41 тыс. лет. Второй переход в среднем плейстоцене (от 1,2 до 0,62 млн лет) характеризуется ещё более значительными колебаниями ледяных щитов Северного полушария, которые изменились с 41-тысячелетней периодичности на доминирующую 100-тысячелетнюю. В обоих случаях переходы происходили при отсутствии каких-либо изменений в орбитальном воздействии Солнца, что позволяет предположить, что причина(ы) этих переходов была(и) внутри климатической системы.

ОБОСНОВАНИЕ
Несмотря на общее согласие с тем, что каждый из двух переходов представлял собой увеличение масштаба колебаний ледникового покрова в Северном полушарии, метод регрессии для реконструкции уровня моря остаётся неопределённым, поскольку по умолчанию он воспроизводит изменчивость δ¹⁸O_b. Действительно, многочисленные данные, включая наземные, морские и геофизические, ограничивающие протяжённость ледникового покрова, а также данные δ¹⁸O_sw, полученные путём вычитания известного значения δ¹⁸O_T из данных δ¹⁸O_b, указывают на то, что колебания крупных ледниковых покровов в Северном полушарии происходили в течение последних 2,5 млн лет, при этом среднепериодическое полярное сияние регистрирует изменение периодичности, но не размера ледникового покрова. Если этот сценарий верен, он создаёт новые проблемы для понимания 41-тысячелетней периодичности крупных ледниковых покровов в более тёплом мире, а также изменения изменчивости ледниковых покровов во время среднепериодического полярного сияния.

РЕЗУЛЬТАТЫ
Авторы перевели новую запись δ¹⁸O_sw в уровень моря, применив подход баланса массы, который учитывает влияние изменяющихся во времени температуры и объёма льда на δ¹⁸O ледяных щитов. Было обнаружено, что первый переход в записи δ¹⁸O_b представляет собой увеличение флуктуаций ледяного щита в Северном полушарии до размера, который затем повторялся в течение оставшихся 2,5 млн лет, тогда как второй переход представляет собой снижение средней температуры океана, сопровождающееся увеличением её изменчивости. Результаты климатической модели показывают, что высота крупных ледяных щитов до среднего плейстоцена позволяла им находиться в состоянии поверхностного баланса массы при более тёплых, чем сейчас, глобальных температурах. Рост и разрушение этих крупных ледяных щитов обусловлены действием 41-тысячелетнего наклона земной оси, при этом дегляциация происходила, как только ледяные щиты превышали определённый размер и становились нестабильными. Авторы предполагают, что изменения в углеродном цикле Южного океана во время среднего плейстоцена модулировали реакцию глобальной температуры и ледяных щитов на 41-тысячелетнее воздействие наклона земной оси, что привело к появлению сигнала с периодом около 100 тысяч лет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Эта работа создаёт новую парадигму развития плейстоценовых ледниковых периодов, в частности, идею о том, что значительные изменения уровня моря происходили на протяжении всего плейстоцена, а не температура колебалась вместе с объёмом льда по мере охлаждения Земли. Таким образом, представленные выводы меняют и добавляют несколько фундаментальных проблем в понимание взаимодействия ледниковых щитов и климата. В основе каждой из этих проблем лежит тот факт, что доминирующая орбитальная изменчивость уровня моря и её изменения за последние 3 млн лет не соответствуют тем, которые можно было бы предсказать исключительно на основе сопутствующего орбитального воздействия, что позволяет предположить, что внутренние обратные связи климатической системы, которые предполагают авторы, в значительной степени обусловлены изменениями в углеродном цикле Южного океана и влиянием этих изменений на концентрацию CO₂ и глобальную температуру. Для проверки этих гипотез необходимы данные о содержании CO₂ в ледяных кернах высокого разрешения, охватывающие период более 0,8 млн лет.

_{Данные о δ¹⁸O в бентосе и среднем уровне моря за последние 4,5 млн лет.
Данные о δ¹⁸O, измеренные в бентосных фораминиферах за последние 4,5 млн лет, показывают два переходных периода с увеличением значений (вертикальные серые прямоугольники), которые широко интерпретируются как отражение всё более значительных колебаний ледникового покрова. В то время как эта новая реконструкция среднего уровня моря в глобальном масштабе показывает, что это относится только к первому переходному периоду, при этом значительные колебания ледникового покрова повторялись в течение последних 2,5 млн лет. Горизонтальные пунктирные линии отображают значение δ¹⁸O в бентосе (верхняя панель) и уровень моря (нижняя панель) от последнего ледникового максимума (21 тыс. лет назад).}

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv8389

Изменение климата приводит к более сильным и продолжительным засухам во многих регионах мира. Некоторые экосистемы продемонстрировали устойчивость к усиливающимся засухам, но ситуация может измениться по мере усиления засух. Олерт и др. (Ohlert et al.) оценили последствия засухи с помощью эксперимента с исключением осадков, проведенного на 74 лугах и кустарниковых угодьях на шести континентах. В среднем первичная продуктивность снижалась на 29% в годы с умеренной засухой, но последствия не усугублялись в течение многолетних засух. Экстремальные засухи (выходящие за пределы исторического диапазона изменчивости количества осадков) вызывали гораздо более сильное снижение продуктивности и более медленное восстановление, особенно в более засушливых регионах и регионах с низким разнообразием растений. Это исследование дополняет растущее число доказательств того, что будущие экстремальные климатические явления, вероятно, будут влиять на экосистемы новыми и вызывающими беспокойство способами.

По мере того, как засухи становятся более продолжительными и интенсивными, ожидается, что воздействие на первичную продуктивность наземных экосистем будет постепенно усиливаться. Тем не менее, некоторые экосистемы, по-видимому, акклиматизируются к многолетней засухе, с постоянным или уменьшающимся снижением продуктивности по мере увеличения продолжительности засухи. Авторы количественно оценили комбинированное воздействие продолжительности и интенсивности засухи на надземную продуктивность 74 лугов и кустарников, распределённых по всему миру. Акклиматизация экосистемы к многолетней засухе наблюдалась в целом, за исключением случаев экстремальных засух (т. е. вероятность возникновения ≤1 на 100 лет). Потери продуктивности после четырёх последовательных лет экстремальной засухи увеличились примерно в 2,5 раза по сравнению с показателями первого года. Эти результаты предвещают фундаментальный сдвиг в поведении экосистемы при увеличении продолжительности и интенсивности засухи: от поддержания сниженного функционирования в течение долгого времени к прогрессирующей и глубокой потере продуктивности при экстремальных засухах.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads8144

Во взаимосвязанном мире последствия изменения климата могут распространяться на различные секторы и регионы, создавая системные риски. В данной работе авторы анализируют каскадные последствия изменения климата для ЕС, возникающие за пределами региона, и определяют критические точки вмешательства для адаптации. Используя сетевой анализ, они интегрируют цепочки воздействия, созданные совместно заинтересованными сторонами, с количественными данными по 102 странам в области внешней политики, безопасности человека, торговли и финансов. Архетипическая модель каскадных последствий выявляет критические точки вмешательства, связанные с водными ресурсами, источниками жизнеобеспечения, сельским хозяйством, инфраструктурой и экономикой, а также вооружёнными конфликтами. Нестабильность источников существования, сопровождающаяся насилием, усугубляющим ситуацию в регионах, подверженных конфликтам, как правило, усиливает риски каскадных последствий, исходящих от стран с низким уровнем дохода. Страны с высоким уровнем дохода могут спровоцировать каскадные последствия, например, за счёт сокращения экспорта сельскохозяйственных культур. Представленные выводы подчёркивают важность согласованности политики для устранения взаимосвязанных уязвимостей, а не изолированных рисков. Таким образом, интенсификация сельского хозяйства без комплексного управления водными ресурсами может усугубить дефицит, в то время как сохранение средств к существованию смягчает каскадные риски, связанные с вынужденной миграцией, насильственными конфликтами и нестабильностью.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-025-02455-2

Карстовые растительные экосистемы очень чувствительны к изменению климата. Однако, по сравнению с другими растительными экосистемами, адаптируемость уязвимой растительности карстовой экосистемы к засухе остаётся неясной, особенно при количественной оценке вклада различных факторов, таких как возраст леса, высота полога, уклон рельефа, количество осадков и численность населения. Авторы разработали оценочную модель, основанную на интенсивности реакции растительности (response intensity, RI), которая включает в себя окна стресса засухи и окна замедленной реакции растительности для определения адаптируемости растительности к стрессу засухи. Результаты показывают, что адаптируемость растительности в карстовых регионах мира имеет тенденцию к росту (-0,06 год^-1, p < 0,01), но при этом наблюдаются существенные различия. Хотя растительность во всех карстовых регионах показывает слабую приспособляемость к кратковременным внезапным засухам, приспособляемость растительности в Европе (RI = 0,05) и Северной Америке (RI = 0,10) значительно сильнее, чем в юго-западном Китае (RI = 0,23) к длительной засухе. Примечательно, что хотя процесс экологического восстановления может быстро увеличить зелень в чувствительных и хрупких карстовых районах, искусственно восстановленная растительность с меньшим возрастом не обладает приспособляемостью к засухе в краткосрочной перспективе. Приспособляемость растительности в карстовых районах к засухе в основном зависит от возраста леса (улучшение: 16,67%), уклона (деградация: 18,87%), количества осадков (деградация: 32,27%) и измнения численности населения (деградация: 31,22%). Экосистемы с более полной экологической сукцессией и большей продолжительностью демонстрируют сильную приспособляемость к засухе.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-025-01223-5

Исследовано потенциальное влияние субполярной пресноводной аномалии в Северной Атлантике на температуру поверхности моря и вышележащую атмосферу в сезонных временных масштабах. В совместной климатической модели была заложена крупная аномалия пресной воды в субполярном круговороте, аналогичная по структуре Большой аномалии солёности 1970-х годов. Моделирование с 20-элементным ансамблем проводится с октября по март и сравнивается с параллельным 20-элементным контрольным моделированием. Наблюдаются устойчивые реакции на крупную аномалию пресной воды как в океане, так и в атмосфере. В океане крупная аномалия пресной воды сопровождается резким обмелением перемешанного слоя и уменьшением аномалий температуры поверхности, которые сохраняются в течение нескольких месяцев. В атмосфере аномально низкое давление формируется над восточной частью Северной Атлантики и Восточной Азией. Усиление штормовой активности и количества осадков наблюдается над Атлантикой (40°–5° з.д., 30°–55° с.ш.), а также в районе Казахстана и Центральной Азии (40°–80° в.д., 35°–50° с.ш.). Изменения штормовой активности согласуются с увеличением горизонтальных градиентов температуры и более сильным и зонально ориентированным струйным течением в верхних слоях атмосферы. Способность пресноводной аномалии поддерживать кратковременную аномалию температуры поверхности моря подчёркивает важность солёности как начального условия в сопряжённых сезонных прогнозах.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/38/21/JCLI-D-24-0669.1.xml

Глобальное потепление трансформирует экосистемы высоких широт в Арктике, однако влияние расширения растительности на север на функции почвенных микроорганизмов остаётся неясным. Для изучения этого воздействия был проведён четырёхлетний полевой эксперимент на севере Гренландии. Авторы изучали, как растительный опад влияет на деятельный слой и оттаивающие многолетнемёрзлые почвы, пересаживая последние из более глубоких слоёв и дополняя почвы деятельного слоя арктическим кустарниковым опадом. Внесение опада изменило функциональный потенциал почв, включая обогащение генов, связанных с транспортом ионов и липидов, метаболизмом и продукцией вторичных метаболитов, что в конечном итоге усилило рост и дыхание микроорганизмов. Были отмечены значительные изменения в генах круговорота углерода (C) и азота (N), отмеченные усилением активности CAZymes, связанных с расщеплением специфических субстратов C, таких как целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин, муреин и хитин. Внесение подстилки также сместило потенциал микробного азотного цикла в сторону усиления минерализации азота и усвоения органического и неорганического азота, что свидетельствует об увеличении включения азота в микробную биомассу. Без внесения подстилки наблюдалось лишь незначительное изменение путей метаболизма углерода и азота, которое в основном затрагивало вспомогательные процессы и разложение лигнина в связи с таянием многолетней мерзлоты. Эти результаты подчёркивают важность мониторинга экспансии растительности в высоких арктических широтах, поскольку она может влиять на деградацию углерода и выбросы парниковых газов сильнее, чем само таяние многолетней мерзлоты.  

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02768-2

Неопределённость будущих выбросов CO₂ и геофизическая реакция на выбросы обуславливают изменчивость будущего повышения уровня моря. Однако относительный вклад выбросов и геофизической динамики (например, точек невозврата Антарктического ледового щита) в будущие прогнозы уровня моря изучен недостаточно. В данной работе авторы выявляют их относительную значимость, распространяя ансамбль оценок выбросов CO₂ через калиброванную модельную цепочку «углеродный цикл – климат – уровень моря». Без отрицательных выбросов оценка выбросов CO₂, особенно сроки снижения выбросов, становится основным фактором изменчивости уровня моря в период с 2065 по 2075 гг. Ускоренное таяние Антарктического ледового щита существенно влияет на чувствительность глобального среднего повышения уровня моря к усреднённым по времени и комплексным изменениям температуры. Наиболее важными геофизическими неопределённостями, связанными с риском превышения пороговых значений уровня моря, являются пороговое значение, соответствующее ускоренному таянию Антарктического ледового щита, и равновесная чувствительность климата. Эти результаты подчёркивают необходимость как адаптации, так и быстрой декарбонизации для управления рисками, связанными с повышением уровня моря.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-025-02457-0