При текущих определяемых на национальном уровне вкладах в смягчение выбросов парниковых газов глобальное потепление, как прогнозируется, достигнет 2,7°C выше доиндустриального уровня. В этом обзоре показано, что при таком уровне потепления Арктика изменится до неузнаваемости: практически каждый день в году температура воздуха будет выше доиндустриальных экстремальных значений, Северный Ледовитый океан будет практически свободен ото льда в течение нескольких месяцев летом, площадь Гренландии, на которой достигается температура таяния по крайней мере в течение месяца, увеличится примерно в четыре раза, а площадь многолетней мерзлоты будет примерно вдвое меньше, чем в доиндустриальные времена. Эти геофизические изменения сопровождаются широко распространёнными нарушениями экосистем и повреждением инфраструктуры, которые, как здесь показано, можно было бы существенно сократить за счёт усиления усилий по ограничению глобального потепления.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s44168-025-00221-w

 

Поверхностный слой океана играет решающую роль в климате Земли, поглощая избыточное атмосферное тепло, тем самым регулируя глобальные температуры. Здесь, используя данные о глобальной ежедневной температуре поверхности моря, авторы документируют заметное увеличение устойчивости аномалий температуры поверхности моря по всему Мировому океану с 1982 года. Эта тенденция также очевидна в частотном пространстве, показывая уменьшение дисперсии температуры поверхности моря на временных масштабах короче месяца, но небольшое увеличение на более длительных временных масштабах. Простая стохастическая модель приписывает эту длительную память трём ключевым факторам: углублению поверхностного слоя перемешивания, ослаблению океанического воздействия и снижению скорости затухания. Первые два фактора уменьшают дисперсию на более коротких временных масштабах, в то время как третий увеличивает её на более длительных. Представленные выводы имеют большое значение для наблюдаемого увеличения продолжительности морских волн тепла и связанных с этим повышенных термических угроз для морских организмов. Это исследование также предполагает, что способность океана поглощать тепло ослабевает.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-025-02245-w

 

Антропогенное потепление климата усиливается в Арктике, влияя на арктический углеродный цикл и его роль в регулировании климата и глобальных биогеохимических циклов. В этом обзоре авторы дают количественный и всесторонний обзор современного арктического углеродного цикла в континууме «суша-океан». Запасы наземной почвы составляют 877 ± 16 Пг С, а верхние морские отложения содержат 82 ± 35 Пг С. В целом, интегрированная арктическая система представляет собой сток углерода, обусловленный поглощением океаном CO₂ (127 ± 36 Тг С год^-1) и захоронением органического углерода в шельфовых морских отложениях (112 ± 41 Тг С год^-1). Наземные системы, включая внутренние воды и нарушения, являются суммарным источником CH₄ (38 (21, 53) Тг C год^–1) и CO₂ (12 (–606, 661) Тг C год^–1). Поглощение углерода в Арктике, вероятно, ослабнет при продолжающемся потеплении из-за таких факторов, как усиление прибрежной эрозии, выделение речного органического углерода и усиление оборота углерода в прибрежной зоне, что снижает захоронение шельфовых отложений. Озеленение Арктики и увеличение поглощения углерода на суше будут в значительной степени компенсированы усилением дыхания почвы, нарушениями от экстремальных явлений и усилением выбросов из внутренних вод. В будущих исследованиях следует отдать приоритет расширению охвата небольших водосборов и прибрежных регионов, а также включению нелинейных реакций в биогеохимические модели.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-024-00627-w

 

Существующие прогнозы выбросов метана водно-болотными угодьями обычно игнорируют обратные связи от глобальных биогеохимических циклов. Используя подходы, основанные на данных, авторы оценивают выбросы метана водно-болотными угодьями с 2000 по 2100 гг., учитывая влияние метеорологических изменений и биогеохимических обратных связей от атмосферного сульфатного осаждения и роста концентрации CO₂. В сценариях с низким уровнем CO₂ (пути потепления 1,5° и 2°C) подавляющее влияние сульфатного осаждения на выбросы метана водно-болотными угодьями в значительной степени уменьшается к 2100 году из-за политики чистого воздуха, при этом результирующее увеличение выбросов (7 ± 2 Тг год−1) составляет 35 и 22% от общего изменения выбросов водно-болотных угодий. В сценариях со средним уровнем CO₂ (пути потепления 2,4°–3,6°C) осаждение сульфата изменяется скромно, а рост концентрации CO₂ вносит >30% в увеличение выбросов водно-болотных угодий. Во всех сценариях биогеохимические обратные связи могут стимулировать от 30 до 45% будущих повышений выбросов водно-болотных угодий. При 1,5° и 2°C выбросы метана водно-болотными угодьями, вероятно, увеличатся на 20–34 Тг год−1 к 2100 году, что составит от 8 до 15% допустимого размера для антропогенных выбросов метана - фактор, который пока не учитывается в текущих оценках.

 

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adn1056

 

Кислородный запас Мирового океана снижается. Это явление, известное как деоксигенация океана, стало основным проявлением изменения климата в морских экосистемах. Важной проблемой является то, как это глобальное снижение кислорода проявится в прибрежных и океанических системах, которые уже подвержены низкому содержанию кислорода или гипоксическим условиям. Также существует очевидная необходимость понять, как усиление и/или расширение гипоксии повлияет на пищевые сети океана и биогеохимические циклы. Создание прогностического понимания гипоксии океана является многомасштабной и междисциплинарной исследовательской работой. Последние достижения в области наблюдения за океаном, экспериментальной биологии и моделирования экосистем применяются к исследованию гипоксии океана, чтобы изменить наше понимание будущего океана. 

Наличие кислорода в океане формирует биологию организмов, закономерности биоразнообразия и цикличность лимитирующих питательных веществ^1,2,3. Следовательно, причины и последствия снижения содержания кислорода долгое время были в центре внимания морских экологических исследований. Фактически, причинно-следственные связи между обогащением питательных веществ в масштабе водораздела и образованием гипоксических зон в прибрежных заливах и эстуариях дали ранние сведения об уязвимости целых экосистем к деятельности человека⁴. Это контрастировало с океаническими зонами с низким содержанием кислорода, чей объём сдвига, а также расстояние от поступления питательных веществ в водораздел рассматривались как буферы против антропогенных изменений. Однако концептуальное различие между гипоксическими прибрежными системами и зонами минимального содержания кислорода в океане начало стираться. Открытие постиндустриального расширения гипоксии океана в записях наблюдений⁵ и растущее признание воздействия климатических воздействий на прибрежную гипоксию⁶ являются одними из основных причин этого возобновлённого изучения динамики кислорода в океане. Статьи в этом сборнике отражают развивающееся понимание скорости, масштаба и распределения снижения содержания кислорода в морских экосистемах, а также биологических реакций на изменения. 

Системы апвеллинга восточного пограничного течения (Eastern boundary current upwelling systems, EBCUS) представляют собой один из самых продуктивных биомов океана, но также и один из наиболее подверженных риску деоксигенации океана. Ветровой апвеллинг, который подпитывающий высокие темпы экспортной продукции, также переносит бедные кислородом воды из глубины океана к побережью. Поскольку увеличение ветров, благоприятствующих апвеллингу в средних широтах, и снижение запасов кислорода в океане являются прогнозируемыми воздействиями изменения климата⁷, несколько статей в сборнике рассматривают тенденции и динамику изменчивости кислорода в EBCUS. Обобщая наблюдения, охватывающие семь десятилетий, Барт и др.⁸ сообщают о долгосрочном расширении и усилении гипоксии континентального шельфа в системе течений Северной Калифорнии (California Current System, CCS). Это открытие примечательно, поскольку считается, что присущая изменчивость прибрежных систем скрывает долгосрочные тенденции деоксигенации и увеличения ветров апвеллинга. 

Разрешение потенциального воздействия антропогенных питательных веществ на риск гипоксии (и сопутствующего закисления океана) в EBCUS стало вопросом научных и практических политических проблем. Последнее отражает затраты, которые могут составлять порядка 1 млрд долларов США, на добавление новой муниципальной инфраструктуры по снижению выбросов азота, если сброс сточных вод ухудшает качество воды даже в открытых прибрежных системах, таких как Южное CCS. В дополнительных работах, применяющих циркуляционные и биогеохимические модели высокого разрешения, Кессури и др.⁹ выявили заметное антропогенное усиление стресса растворённого кислорода в шельфовых и морских местообитаниях. Важно, что сопутствующее исследование Хо и др.¹⁰ подёеркивает эффективность реалистичного управления азотом и водными ресурсами в смягчении воздействия муниципальных сбросов на деоксигенацию прибрежных вод. 

Зоны с низким содержанием кислорода являются очагами биогеохимических преобразований, и была высказана гипотеза о возможности положительной обратной связи между дезоксигенацией, вызванной потеплением, и выбросами N₂O, ключевого парникового газа¹¹. Используя впечатляющую мультидесятилетнюю программу наблюдений с судов в системе течения Гумбольдта у берегов центральной части Чили, Фариас и де аль Маза¹² выявили тенденцию к увеличению выделения N₂O, которая коррелирует с интенсивностью апвеллинга. 

Понимание стратегий, которые морские организмы используют для борьбы с гипоксией океана, является важнейшей областью исследований адаптации к климату. Деоксигенация океана, вызванная загрязнением питательными веществами и потеплением, приводит к гипоксическим условиям в бентосных местообитаниях и расширяет зоны минимального содержания кислорода в пелагической области^5,6. Гипоксия является основным фактором утраты морского биоразнообразия, усугубляемой изменением климата. Кислород, необходимый для аэробного энергетического метаболизма, играет важнейшую роль в выживании большинства метазоа, включая рыб. Способность организмов и клеток ощущать и реагировать на колебания уровня кислорода имеет жизненно важное значение для регулирования метаболизма в водной среде. Таунли и др.¹³ исследовали молекулярное разнообразие ключевого клеточного датчика кислорода, фактора, индуцируемого гипоксией 1α (HIF-1α), у костистых рыб. Этот белок регулирует клеточный ответ на гипоксию, модулируя экспрессию генов в ответ на внутриклеточные уровни кислорода. Авторы выявили значительное молекулярное разнообразие HIF-1α в геномах костистых рыб, показав, что ген подвержен сильному очищающему отбору. Кроме того, они выявили эпизодический положительный отбор в аминокислотных сайтах, связанных со стабильностью белка, взаимодействиями и регуляцией транскрипции. Эти результаты подчёркивают критическую роль HIF-1α в адаптации костистых рыб к различным уровням кислорода, закладывая основу для будущих исследований адаптации к гипоксии у рыб, которые не только экологически, но и экономически важны в морских экосистемах и аквакультуре. 

Динамика кислорода играет решающую роль в разнообразии и функционировании морских микробных сообществ. Несмотря на важность бентосных грибов в морском углеродном цикле, их адаптация к колебаниям доступности кислорода остаётся плохо изученной. Янг и др.¹⁴ обратились к этому существенному пробелу, изучив влияние колебаний кислорода на бентосные морские грибковые сообщества. Их исследование выявило сильное влияние уровня кислорода на разнообразие грибов в прибрежных отложениях и продемонстрировало замечательную пластичность в этих сообществах, причём многие виды процветают в условиях отсутствия кислорода, по крайней мере временно. Кроме того, они выявили дифференциальные реакции среди групп грибов, причём некоторые реагируют на аноксию осадка в течение часов, а другие в течение дней или недель. В этой работе подчёркивается, как дефицит кислорода изменяет бентосные грибковые сообщества, создавая различные экологические ниши в длительных условиях отсутствия кислорода. Эти результаты имеют важные последствия для концептуальных моделей функциональности морского бентоса, подчёркивая необходимость учёта динамики кислорода при оценке микробных процессов. 

Исследования гипоксии океана — это область, которая концептуально развивалась для изучения взаимодействия антропогенных воздействий в масштабах глобального климата и локальной экосистемы. Это также сквозная область, которая обязательно опирается на достижения в области биологии, химии и физики. Заглядывая вперёд, можно сказать, что этой области необходимо будет опираться на эти достижения, чтобы удовлетворить потребности в решениях по адаптации к продолжающемуся прогрессированию глобальной деоксигенации океана, особенно в сочетании с закислением океана и морскими волнами тепла в сценарии с несколькими стрессорами. В то же время на горизонте появляются дополнительные потребности, поскольку общество ищет пути удаления углекислого газа из моря, такие как искусственный апвеллинг, экспорт биомассы водорослей¹⁵ и другие процессы, которые могут усилить гипоксию океана. Верится, что достижения, представленные в этой подборке, предвещают быстрое расширение науки о гипоксии океана.

Литература

1. Pörtner, H. O. & Knust, R. Climate change affects marine fishes through the oxygen limitation of thermal tolerance. Science 315(5808), 95–97 (2007).

2. Penn, J. L. & Deutsch, C. Geographical and taxonomic patterns in aerobic traits of marine ectotherms. Philos. Trans. Royal Soc. B 379(1896), 20220487 (2024).

3. Ulloa, O., Canfield, D. E., DeLong, E. F., Letelier, R. M. & Stewart, F. J. Microbial oceanography of anoxic oxygen minimum zones. Proc. Natl. Acad.Sci. 109(40), 15996–16003 (2012).

4. Paerl, H. W., Pinckney, J. L., Fear, J. M. & Peierls, B. L. Ecosystem responses to internal and watershed organic matter loading: Consequences for hypoxia in the eutrophying Neuse River Estuary, North Carolina, USA. Mar. Ecol. Prog. Ser. 166, 17–25 (1998).

5. Stramma, L., Johnson, G. C., Sprintall, J. & Mohrholz, V. Expanding oxygen-minimum zones in the tropical oceans. Science 320(5876), 655–658 (2008).

6. Rabalais, N. N., Turner, R. E., Díaz, R. J. & Justić, D. Global change and eutrophication of coastal waters. ICES J. Mar. Sci. 66(7), 1528–1537 (2009).

7. Bakun, A., Field, D. B., Redondo-Rodriguez, A. N. A. & Weeks, S. J. Greenhouse gas, upwelling-favorable winds, and the future of coastal ocean upwelling ecosystems. Glob. Chang. Biol. 16(4), 1213–1228 (2010).

8. Barth, J. A. et al. Widespread and increasing near-bottom hypoxia in the coastal ocean off the United States Pacific Northwest. Sci. Rep. 14(1), 3798 (2024).

9. Kessouri, F. et al. Cross-shore transport and eddies promote large scale response to urban eutrophication. Sci. Rep. 14(1), 7240 (2024).

10. Ho, M. et al. Effect of ocean outfall discharge volume and dissolved inorganic nitrogen load on urban eutrophication outcomes in the Southern California Bight. Sci. Rep. 13(1), 22148 (2023).

11. Codispoti, L. A. Interesting times for marine N₂O. Science 327(5971), 1339–1340 (2010).

12. Farias, L. & de la Maza, L. Understanding the impacts of coastal deoxygenation in nitrogen dynamics: An observational analysis. Sci. Rep. 14(1), 11826 (2024).

13. Townley, I. K., Babin, C. H., Murphy, T. E., Summa, C. M. & Rees, B. B. Genomic analysis of hypoxia inducible factor alpha in ray-finned fishes reveals missing ohnologs and evidence of widespread positive selection. Sci. Rep. 12, 22312 (2022).

14. Yang, Y. et al. Effects of oxygen availability on mycobenthic communities of marine coastal sediments. Sci. Rep. 13, 15218 (2023).

15. Doney, S. C., Wolfe, W. H., McKee, D. C. & Fuhrman, J. G. The science, engineering, and validation of marine carbon dioxide removal and storage. Ann Mar. Sci Rev https://doi.org/10.1146/annurev-marine-040523-014702 (2024).

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-025-86706-4

 

По мере усиления глобального потепления погодные условия, такие как суточные температура и осадки, меняются из-за изменений их средних значений и распределений суточной изменчивости. В этом исследовании показано, что изменения изменчивости оказывают более сильное влияние на число дней с экстремальными осадками, чем изменение среднего состояния во многих местах. Анализируются суточные осадки и максимальные температуры на четырёх уровнях глобального потепления и при различных сценариях выбросов для лета в Северном полушарии (июнь–август). Этот анализ основан на расчётах большого ансамбля начальных условий из трёх полностью связанных моделей системы Земли (MPI-ESM1-2-LR, CanESM5 и ACCESS-ESM1-5), вносящих вклад в проект CMIP6. Также использована информация из проекта сравнения моделей реагирования на факторы осадков (PDRMIP) для выявления влияния различных климатических факторов (в частности, аэрозолей и парниковых газов). Авторы разлагают общие изменения суточных летних осадков в Северном полушарии и суточной максимальной температуры на средние и изменчивые компоненты (стандартное отклонение и асимметрия). Полученные результаты показывают, что во многих местах изменчивость оказывает более сильное влияние, чем средние изменения на суточные осадки. Изменения ширины и формы распределения осадков особенно доминируют над средними изменениями в Азии, Арктике и странах Африки к югу от Сахары. Напротив, изменения температуры в первую очередь обусловлены изменениями в среднем состоянии. Авторы обнаружили, что в ближайшем будущем (2020–2040 гг.) сокращение выбросов аэрозолей увеличит вероятность экстремальных летних осадков только над Азией. В этом исследовании подчёркивается важность включения изменений суточной изменчивости в оценки воздействия изменения климата и утверждается, что будущая разработка модели эмулятора и модели воздействия должна быть сосредоточена на улучшении представления суточной изменчивости.

 

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/25/1659/2025/

 

Растёт обеспокоенность возможным воздействием изменения климата на финансовую стабильность, но мало количественных данных о потенциальной величине финансовых рисков, вызванных экстремальными климатическими явлениями. Авторы предлагают перспективную оценку воздействия наводнений, штормов и лесных пожаров на «вселенную» ценных бумаг, представляющих капитализацию мирового рынка, используя структурную модель климатического кредитного риска CLIMACRED-PHYS. Показано, что может быть существенное усиление прямых экономических потерь, возникающих из-за финансового рычага фирм. Подчёркивается важность трансграничных климатических финансовых рисков, в частности, переноса воздействий с производственных объектов в странах с развивающейся экономикой на фирмы в развитых экономиках. Наконец, авторы количественно оценивают потенциальное увеличение финансовых рисков, вызванных изменением климата. В целом, представленные результаты подчёркивают актуальность оценки климатических рисков на уровне активов для финансового регулирования и важность интеграции финансовых воздействий в оценку политики адаптации.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-025-02244-x

 

Новая карта климатических условий в эпоху плиоцена — последний раз, когда концентрация углекислого газа на Земле достигала 400 частей на миллион — может дать подсказки о возможных климатических изменениях, которые ожидают нас в XXI веке.

Эпоха плиоцена, которая длилась от 5,3 млн до 2,6 млн лет назад, была знаменательным периодом в истории Земли. Образовался Панамский перешеек, соединяющий Северную и Южную Америку, а накопление льда на полюсах изменило биогеографию мира. Примечательно, что плиоцен был также последним периодом, когда концентрация углекислого газа CO₂ в атмосфере Земли приближалась или превышала 400 частей на миллион до XXI века. (В декабре 2024 года в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайях средний уровень CO₂ в атмосфере составлял 425,40 частей на миллион.)

Закономерности и изменения в климатической системе в плиоцене могут предсказать, как планета отреагирует на изменение климата в ближайшем будущем. Например, палеоклиматология говорит нам, что меньшие ледяные щиты в плиоцене привели к повышению уровня моря более чем на 20 метров по сравнению с сегодняшним днём. Ожидается ли такой подъём до конца столетия?

Чтобы выяснить, как древний климат реагировал на повышенные уровни CO₂, Тирни и др. (Tierney et al.) реконструировали климатические условия раннего (5,0–4,5 млн лет назад) и среднего (3,5–3,0 млн лет назад) плиоцена, используя метод, называемый ассимиляцией палеоклиматических данных. Подход объединяет геологические наблюдения прошлых температур морской поверхности, полученные из молекулярных липидов и микроископаемых, сохранившихся в древних морских отложениях, которые меняют свои химические свойства в зависимости от температуры воды, с климатическими моделями для оценки прошлых климатических состояний. Они назвали свою глобальную реконструкцию «plioDA».

Реконструкция plioDA показывает, что этот период времени был теплее, чем считалось ранее, — в среднем на 4,1℃ теплее, чем доиндустриальные условия. Для сравнения, сегодняшний климат примерно на 1,5℃ теплее, чем доиндустриальные условия. Модель также ставит под сомнение более ранние предположения: в предыдущих работах предполагалось, что океан формировал глубокую воду (холодный, солёный слой океана под поверхностью и переходный термоклин) во время плиоцена. Но значения поверхностной солёности, показанные в plioDA, делают формирование глубинных вод во время плиоцена маловероятным.

Исследование даёт обновлённый взгляд на климат во время плиоцена, который считается аналогом современных климатических условий. Кроме того, исследование обновляет оценки глобальных изменений температуры, чувствительности климата к концентрациям CO₂ и состояния океана в ушедшую эпоху. (AGU Advances, https://doi.org/10.1029/2024AV001356, 2025)

 

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/ancient-climate-reconstruction-links-past-and-future

 

Наводнение — это всепроникающее стихийное бедствие с широкомасштабными последствиями для общества. Используя глобальную модель наводнений с высоким разрешением, учитывающую прибрежные, речные и дождевые опасности, авторы прояснили роль климатических эффектов в сравнении с эффектами роста населения в изменении подверженности наводнениям. В период с 2020 по 2100 гг. население, вероятно, подверженное 1%-ному ежегодному риску (100-летняя опасность) наводнения, увеличится с 1,6 до 1,9 миллиарда человек. Из этого изменения по сравнению с подверженностью в 2020 году авторы приписывают 21,1% изменению климата, 76,8% — изменению численности населения и 2,1% как климату, так и изменению численности населения. Самым большим фактором неопределённости в подверженности является изменение численности населения, в то время как изменение климата остаётся меньшим, но всё же важным фактором. Глобальное увеличение подверженности в период с 2020 по 2100 гг. в основном обусловлено регионами с низким ВВП, и к 2100 году районы с самым низким ВВП будут составлять 63% подверженности как в целом, так и в городских районах. Городские районы особенно уязвимы почти во всех регионах мира, и ожидается, что в городских районах, чувствительных к экстремальным событиям, уровень подверженности населения увеличится на 33%. Это исследование подчёркивает огромное неравенство в подверженности наводнениям, и будущая работа должна направить ресурсы и стратегии на устойчивое смягчение рисков в этих районах.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-56654-8

 

Известно, что изменение климата усугубляет конфликты, но его сочетание с другими факторами, влияющими на водные конфликты, остаётся менее изученным. С учётом всеобъемлющего обзора здесь рассмотрены исследования в области связи климат–вода–конфликт. Используя подходы полуавтоматического анализа текста, были проанализированы ключевые пробелы исследований и различия в факторах и темах конфликта в разных регионах и типах конфликтов. Исследования были сосредоточены на Азии и Африке, и лишь немногие изучали другие регионы. Управление и средства к существованию стали значимыми факторами в реагировании на водные конфликты во всём мире, с различиями между регионами. Например, конфликты фермеров и скотоводов были распространены в Африке, в то время как сельское хозяйство было больше связано с общим управлением и управлением водными ресурсами в Азии. Приоритеты исследований на будущее должны диверсифицировать спектр тем и регионов конфликтов, связанных с водой, и уделять особое внимание регионам, уязвимым к гидроклиматическим изменениям. Больше внимания сотрудничеству и ненасильственным конфликтам также жизненно важно для понимания и возможности прогнозировать и смягчать будущие реакции на водные конфликты на изменение климата.

 

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s13280-024-02111-7