Мониторинг и прогнозирование лесных пожаров необходимы для понимания их поведения. Благодаря обширным данным наблюдений за Землёй эти задачи могут быть интегрированы и улучшены с помощью многозадачных моделей глубокого обучения. Здесь представлен комплексный многовременной набор данных дистанционного зондирования для обнаружения активных пожаров, ежедневного мониторинга лесных пожаров и прогнозирования лесных пожаров на следующий день. Охватывая лесные пожары в континентальной части США с января 2017 года по октябрь 2021 года, набор данных включает 3552 изображения отражательной способности поверхности и вспомогательные данные, такие как погода, рельеф, почвенно-растительный покров и информация о топливе, общим объёмом 71 ГБ. Жизненный цикл каждого лесного пожара документируется с метками активных пожаров (active fires, AF) и выгоревших зон (burned areas, BA), подкреплёнными ручным контролем качества тестовых меток AF и BA. Набор данных поддерживает три задачи: a) обнаружение активных пожаров, б) ежедневное картирование выгоревших зон и в) прогнозирование развития лесного пожара. Задачи обнаружения используют попиксельную классификацию многоспектральных и многовременных изображений, а задачи прогнозирования интегрируют спутниковые и вспомогательные данные для моделирования динамики пожаров. Этот набор данных и его эталонные показатели создают основу для дальнейшего развития исследований лесных пожаров с использованием глубокого обучения.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-06271-3

Потенциальное число погибших в результате исключительных экстремальных тепловых явлений имеет решающее значение для анализа климатических рисков и планирования адаптации, но может не учитываться существующими прогнозами. В данной работе авторы объединили основанные на машинном обучении прогнозы пяти исторических европейских волн тепла при текущих или будущих глобальных температурах с эмпирическими функциями «воздействие-реакция», чтобы количественно оценить потенциальную опасность экстремальных тепловых явлений для массовой смертности. Например, если метеорологические условия августа 2003 года повторятся при недавней годовой аномалии глобальной температуры в 1,5 °C, прогнозируется 17 800 дополнительных смертей по всей Европе в течение одной недели, а при потеплении на 3 °C — до 32 000. Эта смертность сопоставима с пиковой смертностью от COVID-19 в Европе и не снижается существенно за счёт климатической адаптации, наблюдаемой в настоящее время в Европе. Представленные результаты показывают, что, хотя смягчение дальнейшего глобального потепления может снизить смертность от жары, массовые случаи смертности остаются вероятными при высоких температурах в ближайшем будущем, несмотря на современную адаптацию к жаре.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-025-02480-1

Экстремальные осадки обусловлены сложными многомасштабными динамическими взаимодействиями атмосферы, подпитываемыми доступной влагой. Ожидается, что они будут усиливаться с изменением климата, создавая растущие риски для человеческих сообществ и экосистем. Однако современные климатические модели с низким разрешением не могут точно отражать ключевые явления, генерирующие экстремальные осадки, что ограничивает возможности по составлению надёжных и достоверных прогнозов на будущее. Здесь описан комплекс климатических моделей с разрешением 10–25 км и улучшенным представлением мезомасштабных конвективных систем для оценки будущих изменений суточного количества экстремальных осадков и их факторов. Использованные модели с высоким разрешением более реалистично отражают наблюдаемое пространственное распределение и интенсивность суточного количества экстремальных осадков за исторический период, чем модели с разрешением 100 км. В будущем, в условиях высоких выбросов углекислого газа, суточное количество экстремальных осадков над сушей может увеличиться примерно на 41% к 2100 году, главным образом в результате усиления мезомасштабной конвергенции влажности. Влияние этого динамического фактора на экстремальные осадки недооценено в три раза в модели с низким разрешением. Эти результаты подчёркивают решающую роль высокоточного моделирования климата в ограничении будущих экстремальных явлений и разработке более эффективных оценок климатических рисков и стратегий адаптации.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-025-01859-1

Оксид углерода (CO), важный загрязнитель атмосферы, образующийся в результате неполного сгорания и окисления углеводородов, существенно влияет на химический состав атмосферы и качество воздуха. Точная количественная оценка его глобальных выбросов и факторов, лежащих в основе атмосферных тенденций, крайне важна для понимания и улучшения состояния глобальной окружающей среды. Используя данные спутниковых наблюдений с помощью прибора MOPITT для измерения загрязнения тропосферы за 20 лет (2003–2022 гг.), авторы проанализировали изменения глобальных выбросов CO и их концентраций в атмосфере. Апостериорное моделирование демонстрирует лучшую согласованность с независимыми наземными и самолётными измерениями по сравнению с априорным моделированием. Анализ чувствительности также подтверждает, что предполагаемые выбросы остаются устойчивыми к неопределённостям, связанным с вертикальной чувствительностью спутников и вариациями концентрации гидроксильных радикалов (ОН). Полученные результаты указывают на существенное снижение глобальных антропогенных выбросов CO на 14–17 % (приблизительно 85–110 Тг) за двадцатилетний период, в основном за счёт сокращений в Соединённых Штатах, Европе и восточном Китае. Напротив, выбросы от сжигания биомассы демонстрировали сильную межгодовую изменчивость, с недавним ростом в лесах высоких широт Северного полушария. Ключевым выводом является то, что рост выбросов от сжигания биомассы компенсировал около 37 % глобального сокращения антропогенных выбросов (47 % только в Северном полушарии), что подчёркивает значительное сдерживающее влияние лесных пожаров на тенденции состава атмосферы. Это исследование даёт всестороннюю оценку глобальных выбросов CO и механизмов, регулирующих тенденции CO в атмосфере, предлагая научную основу для комплексной политики, касающейся как изменения климата, так и загрязнения воздуха.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2025-5432/

Синергический подход к одновременному контролю выбросов твёрдых частиц (PM_2,5), озона (O₃) и CO₂ остаётся неясным из-за нелинейной реакции O₃ на его предшественников (NOx и летучие органические соединения) и ограниченной интеграции политики в области качества воздуха и климата. Используя комплексную систему оценки, ориентированную на конкретные меры, авторы демонстрируют, что только комбинированный подход, сочетающий жёсткие меры по обеспечению чистоты воздуха с амбициозными мерами по смягчению антропогенного изменения климата, может достичь тройной цели контроля, значительно улучшив качество воздуха к 2030 году и обеспечив существенные сопутствующие выгоды для общественного здравоохранения, климата и экономики. Эти результаты имеют важное значение для разработки политики развивающихся стран, которые сталкиваются с двойной задачей: снижением выбросов PM_2,5 и O₃ и достижением климатических целей.

Китай сталкивается с задачей одновременного улучшения качества воздуха в отношении мелких твёрдых частиц (PM_2,5) и озона (O₃) и решения проблемы изменения климата. Однако большинство исследований были сосредоточены либо на совместном контроле PM_2,5 и O₃, либо на синергии между сокращением CO₂ и улучшением ситуации с PM_2,5, оставляя комплексные стратегии для решения всех трёх проблем недостаточно изученными. Здесь авторы оценивают различные комбинации политики чистого воздуха и климата в Китае, используя интегрированную структуру, состоящую из технологической модели прогнозирования выбросов, целевого метода выбора и оптимизации мер, модели переноса химических веществ и детального подхода к оценке затрат и выгод. Полученные результаты показывают, что, хотя поддержание текущей политики чистого воздуха эффективно в контроле PM_2,5, её влияние на O₃ остаётся ограниченным. Максимизация экономически эффективных мер, нацеленных на NOx и летучие органические соединения, может обеспечить совместное регулирование PM_2,5 и O₃, но остаётся уязвимым для неблагоприятных метеорологических условий. Краткосрочная климатическая политика сама по себе способствует ограниченному улучшению качества воздуха, особенно в отношении O₃, из-за меньшей синергии между источниками выбросов CO₂ и предшественниками O₃. Только комплексная стратегия, объединяющая строгие меры по обеспечению чистоты воздуха и амбициозные меры по смягчению антропогенного изменения климата, позволит добиться «тройного контроля» над PM_2,5, O₃ и CO₂. В рамках этой стратегии среднегодовые концентрации PM_2,5 и O₃-8 ч (90-й процентиль) по стране будут снижены до 19,1 мкг/м³ и 126,9 мкг/м³ к 2030 году соответственно, что принесёт чистую выгоду более чем в 3000 миллиардов юаней. Представленные выводы могут быть использованы Китаем для разработки следующего этапа экологической политики и стратегий контроля выбросов в развивающихся регионах.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2513194122

Были изучены тенденции изменения максимальной суточной концентрации озона в городах за 8 часов в период с 2000 по 2021 гг., а также годовые показатели эпизодического и экспозиционного озона в Европе и США. Используя данные мониторинга поверхности из баз данных TOAR-II и Европейского агентства по окружающей среде, был проведён кусочно-квантильный регрессионный анализ (PQR) 353 временных рядов (204 европейских и 149 американских). Анализ PQR допускал две точки разрыва за период, чтобы сбалансировать намерение описать изменения за длительный период времени, сохраняя при этом возможность резких изменений, которые могут происходить в городской атмосфере. Авторы обнаружили, что во многих местах в Европе наблюдались высокодостоверные тенденции к росту в 5-м и 50-м квантилях, в то время как в 95-м квантиле большинство высокодостоверных тенденций к снижению. Аналогичная картина наблюдалась на всей территории США: тенденции 5-го квантиля росли, а тенденции 95-го квантиля — снижались, хотя небольшое, но растущее число участков показало возврат к растущему тренду при τ = 95. Для группировки трендов применялась иерархическая кластеризация с динамическим искажением времени, и эти группы использовались для руководства анализом. Кластеризация, как правило, была региональной по всей Европе и США, а тенденции к росту были выявлены в южных и центральных альпийских регионах Европы, а также в Калифорнии и на Западном Межгорье США. Недавние тенденции к росту в Западном Межгорье с высокой степенью уверенности могут быть связаны с более тёплым летом и увеличением числа лесных пожаров в регионе, что подчёркивает необходимость мониторинга тенденций изменения озонового слоя в связи с изменением климата для оценки риска воздействия повышенных уровней концентрации озона на человека.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/25/16009/2025/

Точные оценки выбросов метана (CH₄) из арктических и бореальных водно-болотных угодий необходимы для снижения неопределённости глобального баланса, но им препятствует недостаточно точное распределение и классификация водно-болотных угодий. Авторы оценили, как разрешение карты почвенно-растительного покрова и тематическая детализация влияют на эти оценки. Используя карты почвенно-растительного покрова очень высокого пространственного разрешения (≤2,5 м) с пятью-семью гармонизированными классами и охватом водно-болотных угодий 4–50%, они оценили выбросы CH₄ на семи арктических и бореальных участках в Северной Америке и Евразии. Повторная выборка с более грубым разрешением (до 5 км) показала, что оценки потоков CH₄ оставались в пределах 13% погрешности при разрешении ≤25 м. При разрешении грубее 1 км четыре из семи участков перешли из категории источников CH₄ в категорию стоков из-за неверного представления площади водно-болотных угодий в неоднородных ландшафтах с небольшими фрагментированными водно-болотными угодьями. Тематическая детализация также оказалась критически важной, поскольку болота — источники больших выбросов CH₄ — были непропорционально недопредставлены на грубых (>1 км) картах по сравнению с другими типами водно-болотных угодий. Также показано, что существующие глобальные или циркумполярные карты земного покрова, как правило, искажают картину водно-болотных угодий, либо упуская из виду более мелкие объекты, либо переоценивая охват территорий с преобладанием водно-болотных угодий. Представленные результаты показывают, что крупномасштабные наборы данных о земном покрове не подходят для оценки балансов CH₄ в этих регионах, где высокое пространственное разрешение и биогеохимически релевантные классы земного покрова необходимы для надёжного масштабирования выбросов CH₄.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02963-1

Технологии улавливания, утилизации и хранения углерода всё чаще признаются критически важными компонентами стратегий смягчения антропогенного глобального изменения климата. Однако эффективный мониторинг и верификация сокращения выбросов парниковых газов на объектах улавливания, утилизации и хранения углерода по-прежнему представляют собой значительную проблему. В данном обзоре обобщены современные методы мониторинга, включая зондирование in situ, наблюдения с помощью беспилотных летательных аппаратов и спутниковое дистанционное зондирование, а также критически оценены их сильные и слабые стороны и применимость к различным контекстам улавливания, утилизации и хранения углерода. Авторы анализируют нормативную базу, регулирующую практику мониторинга в различных юрисдикциях, выявляют методологические пробелы и оценивают эффективность существующих технологий с точки зрения пороговых значений обнаружения, интеграции различных источников данных и требований к долгосрочной верификации. Особое внимание уделяется роли ассимиляции данных и инверсионного моделирования в интерпретации измерений и количественной оценке выбросов. На основе этого синтеза авторы рекомендуют более гармонизированный подход к мониторингу, основанный на концентрации, который объединяет различные платформы наблюдения для повышения точности, прозрачности и экономической эффективности верификационных мероприятий. Цель данного обзора – содействовать разработке передовых практик мониторинга и оценки состояния окружающей среды в контексте улавливания, использования и хранения углерода.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/17/22/3707

Антропогенное изменение климата усугубило во всём мире засухи, связанные с подповерхностной влажностью почвы, однако это усугубление их пространственно-временной эволюции с точки зрения вертикальной структуры почвы остаётся неясным. В данной работе авторы предлагают лагранжеву четырёхмерную модель отслеживания для определения типа пространственно-временных (горизонтальных и вертикальных) непрерывных засух, то есть глубоких засух, характеризующихся преобладанием в нижней части глубоководных форм, с более значительным дефицитом влаги в глубоких, чем в поверхностных слоях почвы. Эти глубокие засухи, составляющие четверть от общего числа случаев, игнорируются при поверхностном мониторинге влажности почвы. Как реанализы, так и климатические модели показывают значительное увеличение продолжительности и интенсивности глубоких засух за последние четыре десятилетия, что можно объяснить антропогенным изменением климата. Прогнозируется, что будущие глубокие засухи станут более продолжительными и интенсивными по сравнению с прошлыми годами, с более значительным увеличением площади глубоких слоёв почвы в сценариях с более высокими выбросами. Эти глубокие засухи, скрытые под поверхностью, создают проблемы для спутникового мониторинга сельскохозяйственных засух и приводят к недооценке негативных последствий засух для экосистем.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-025-02458-z

Признано, что изменения во взаимодействии человека и дикой природы, вызванные изменением климата, представляют собой фундаментальную проблему для глобальных природоохранных инициатив. Однако степень влияния конкретных климатических изменений на динамику конфликта между человеком и дикой природой в различных таксономических группах остаётся недостаточно изученной. В данной работе использован обширный набор данных о случаях конфликта между человеком и дикой природой, полученных от местных сообществ, с целью изучить влияние засухи, представленное вариацией суммарного количества осадков за предыдущие 12 месяцев, на сообщения о конфликтах. Было показано, что длительное сокращение количества осадков связано с общим ростом числа конфликтов между таксонами и, в частности, с ростом числа конфликтов с хищниками. В будущем, когда засухи будут становиться всё более сильными и частыми, может возникнуть дефицит ресурсов, который станет причиной конфликтов не только между людьми, но и между людьми и окружающей природой.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx0286