Глобальное сжигание биомассы представляет собой значительный источник выбросов углерода, оказывая существенное влияние на глобальный углеродный цикл и изменение климата. Поскольку размер глобальных выбросов углерода становится всё более тревожным, точная количественная оценка выбросов углерода при сжигании биомассы стала ключевой и сложной областью научных исследований. В этой статье представлен всесторонний обзор основных методов мониторинга выбросов углерода при сжигании биомассы, охватывающий подходы как «снизу вверх», так и «сверху вниз». В ней рассматривается текущее состояние и ограничения возможностей этих методов на практике. Метод «снизу вверх» в первую очередь использует модели наземных экосистем, методы инвентаризации выбросов и методы «мощности излучения пожара» (fire radiation power), которые полагаются на интеграцию данных об активности пожара и коэффициентов выбросов для оценки выбросов углерода. Метод «сверху вниз» использует данные атмосферных наблюдений и модели атмосферного химического переноса для инвертирования потоков выбросов углерода. Оба метода продолжают сталкиваться со значительными проблемами, такими как ограниченное разрешение спутника, влияющее на точность данных, неопределённости в коэффициентах выбросов в регионах, где отсутствует наземная проверка, и трудности в оптимизации модели из-за сложности атмосферных процессов. В свете этих соображений в данной статье рассматривается перспективная эволюция технологии мониторинга выбросов углерода при сжигании биомассы с особым акцентом на значимость высокоточных методологий оценки, технологических достижений в области спутникового дистанционного зондирования и оптимизации глобальных кадастров выбросов. Целью данного исследования является предоставление перспективы эволюции мониторинга выбросов углерода при сжигании биомассы, что является ценной точкой отсчёта для соответствующих научных исследований и разработки политики.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/10/1247

Авторы оценивают тенденции в запасах воды над сушей за 1950–2100 гг. в оценках климатических моделей CMIP6 в сравнении с новым глобальным реанализом, полученным путём ассимиляции спутниковых наблюдений GRACE и GRACE-FO в гидрологическую модель. Чтобы учесть различные временные масштабы, выбираются регионы, в которых влияние межгодовой изменчивости относительно невелико, и предполагается, что наблюдаемые тенденции являются репрезентативными для развития на более длительные периоды. Полученные результаты показывают различные смещения в тенденциях высыхания и увлажнения в моделях CMIP6 для нескольких регионов мира. В частности, виден высокий консенсус модельных оценок по высыханию в Амазонке, что не согласуется с наблюдаемым увлажнением. Другие регионы показывают высокий модельный консенсус и наблюдений, предполагающий качественно правильно смоделированные тенденции, например, для Средиземноморья и частей Центральной Африки. Поэтому высокое согласие модели может ложно указывать на надёжную тенденцию в запасах воды, если оно не оценивается в свете наблюдаемых изменений. Это подчёркивает пользу поддержания адекватного наблюдательного потенциала водохранилищ для оценки изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00788-x

Протяжённость арктического морского льда сильно сократилась с начала спутниковых наблюдений в конце 1970-х годов. Хотя известно, что в этом замешаны несколько движущих сил, их соответствующий вклад не полностью понят. Авторы применили метод потока информации Лянга-Климана (Liang-Kleeman information flow method) к пяти различным большим ансамблям из проекта сравнения сопряжённых моделей CMIP6 за период 1970- 2060 гг., чтобы исследовать степень, в которой колебания объёма зимнего морского льда, температуры воздуха и переноса тепла океаном приводят к изменениям в последующей летней протяжённости арктического морского льда. Это позволило им выйти за рамки классического корреляционного анализа. Результаты показывают, что температура воздуха является наиболее важным фактором, контролирующим протяжённость летнего морского льда в межгодовом масштабе времени, и что объём зимнего морского льда и перенос тепла Атлантическим океаном играют второстепенную роль. Если заменить температуру воздуха суммарным коротковолновым и нисходящим длинноволновым излучением, то обнаруживается, что сумма влияний обоих излучений почти аналогична влиянию температуры воздуха, причём длинноволновое излучение доминирует в изменении протяжённости летнего морского льда. Наконец, обнаружено, что влияние температуры воздуха более заметно в периоды значительного сокращения площади морского льда и что это влияние температуры в целом возрастало с 1970 года.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-024-76056-y

Рост летних экстремальных температур является одним из наиболее ощутимых компонентов изменения климата, но возрастают ли они быстрее, чем типичные температуры в масштабах полушария и мира? Здесь показано, что исторические экстремальные температуры росли с той же скоростью, что и медиана с 1959 по 2023 гг., хотя диапазон летних температур расширился из-за более медленного нагревания холодного хвоста. Тенденции экстремальных значений согласуются с тенденциями достигающей поверхности радиации и доли испарения, что указывает на важный контроль земной поверхности над изменениями в распределении температур. Климатические модели согласны с отсутствием исторического усиления жарких дней, но не учитывают растяжение холодного хвоста, что потенциально указывает на неверное представление процессов, контролирующих тенденции в прохладные летние дни.

Летние экстремальные температуры могут оказывать большое влияние на людей и биосферу, а учащение экстремальных температур является одним из наиболее заметных симптомов изменения климата. Было предложено несколько механизмов, которые могли бы предсказать более быстрый рост экстремальных температур, чем в типичные летние дни, но неясно, происходит ли это. Здесь показано, что как в наблюдениях, так и в исторических модельных расчётах в самые жаркие летние дни нагрев происходил с той же скоростью, что и медиана, в глобальном масштабе, в каждом полушарии и в тропиках с 1959 по 2023 гг. Напротив, в самые холодные летние дни нагрев происходил медленнее, чем медиана в среднем по миру, сигнал, который не моделируется ни в одном из 262 расчётов в 28 моделях CMIP6. Наблюдаемое растяжение холодного хвоста указывает на то, что наблюдаемые летние температуры стали более изменчивыми, несмотря на отсутствие усиления жарких дней. Межгодовая изменчивость и тенденция потепления как экстремальных горячих, так и экстремальных холодных значений по сравнению с медианой могут быть объяснены с точки зрения баланса поверхностной энергии на основе изменений суммарной достигающей поверхности радиации и доли испарения. Прогнозируется, что усиление жарких дней в тропиках возникнет в будущем (2024–2099 гг., сценарий SSP3-7.0), в то время как экстремальные температуры в Северном полушарии, как ожидается, продолжат следовать за медианой.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2406143121

Хотя влияние климатических изменений на миграцию привлекло широкое общественное и научное внимание, сравнительные доказательства их влияния на внутреннюю миграцию во всём мире остаются скудными. Авторы использовали данные переписи населения из 72 стран (1960–2016 гг.) для анализа 107 840 миграционных потоков между субнациональными регионами. Было обнаружено, что усиление засухи и засушливости оказывает значительное влияние на внутреннюю миграцию, особенно в гиперзасушливых и засушливых районах Южной Европы, Южной Азии, Африки, Ближнего Востока и Южной Америки. Структуры миграции формируются богатством, сельскохозяйственной зависимостью и урбанизацией как исходных, так и конечных районов, при этом миграционные реакции сильнее в сельских и преимущественно сельскохозяйственных районах. Хотя общее климатическое воздействие на миграцию сильнее в более богатых странах, наблюдается более высокая миграция из более бедных в более богатые регионы внутри стран. Кроме того, возрастные и образовательные группы по-разному реагируют на климатический стресс, подчёркивая различные структуры мобильности подгрупп населения в различных географических контекстах.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-024-02165-1

За последнее десятилетие были проведены значительные исследования для описания динамики системы CO₂ в Балтийском море. Однако в его северо-восточной части, которая является основным направлением этого исследования, наблюдается недостаток сведений. Авторы проанализировали физическое воздействие и гидрографический фон в исследовательском году (2018 г.) и попытались выяснить наблюдаемые закономерности парциального давления CO₂ в поверхностных водах (pCO₂) и концентрации метана (cCH₄). pCO₂ в поверхностных водах и cCH₄ непрерывно измерялись в течение шести мониторинговых круизов на борту R/V Salme, охватывающих Северную Балтику, Финский залив и Рижский залив и все сезоны в 2018 году. Общая сезонная картина pCO₂ показала перенасыщение осенью-зимой (средняя относительная насыщенность CO₂ 1,2) и недонасыщение весной-летом (средняя относительная насыщенность CO₂ 0,5), но локально уровень насыщения достигался во время круизов в апреле, мае и августе в Рижском заливе и в августе в Финском заливе. cCH₄ была перенасыщена в течение всего периода исследования, и сезонный ход не был хорошо проявлен на фоне высокой изменчивости. Распределения pCO₂ и cCH₄ показали большую пространственную изменчивость в Рижском и Финском заливах, чем в Северной Балтике для всех шести круизов. Авторы связали наблюдаемые локальные максимумы с речными вздутиями, прибрежными апвеллингами, фронтами и случаями, когда вертикальное перемешивание достигало морского дна в мелководных районах. Сезонное усреднение по потоку CO₂ предполагает слабый сток атмосферного CO₂ для всех бассейнов, но высокая изменчивость и длительные периоды между рейсами (временные пробелы в наблюдении) исключают категоричное утверждение.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/21/4495/2024/

Метан, парниковый газ, представляет значительную проблему для людей. В этом исследовании используются полевые эксперименты и спутниковые измерения для изучения механизмов выделения метана при замерзании сезонной многолетней мерзлоты и способствующих факторов. В переходные сезоны осенью и зимой, когда почва начинает замерзать, выбросы метана резко возрастают за короткий период. В течение этой фазы выбросы достигают пика, что позволяет почве быстро накапливать более 9000 мг/м³ метана. Снежный покров также играет решающую роль в смягчении выбросов метана. Пористая природа достаточно толстого снежного покрова помогает временно удерживать метан посредством процесса слоистой блокировки, эффективно соответствуя ингибирующей способности незамерзшей почвы. По сравнению с незамерзшей почвой (54–237 мг/м³) снежный покров может подавлять выбросы метана, большие до 20 раз, сокращая выбросы на целых 3399 мг/м³.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/10/1231

Глобальная средняя температура поверхности широко изучается для мониторинга изменения климата. Текущие дебаты сосредоточены вокруг того, был ли недавний (после 1970-х годов) всплеск/ускорение скорости потепления. Здесь авторы исследуют, можно ли обнаружить ускорение темпа потепления со статистической точки зрения. Они используют модели точек изменения, которые представляют собой статистические методы, специально разработанные для выявления структурных изменений во временных рядах. В них тщательно изучаются четыре записи глобальной средней температуры поверхности за период с 1850 по 2023 гг. Полученные результаты показывают ограниченные доказательства всплеска потепления; в большинстве временных рядов температуры поверхности не обнаружено никаких изменений в скорости потепления после 1970-х годов, несмотря на рекордные температуры, наблюдавшиеся в 2023 году. Таким образом, оцениваются минимальные изменения в тенденции потепления, необходимые для обнаружения всплеска. Во всех наборах данных для обнаружения всплеска потепления в настоящее время необходимо увеличение не менее чем на 55%.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01711-1

Тропосферный озон оказывает влияние на здоровье, климат и экосистемы. Эффективная политика смягчения последствий воздействия озона осложняется ограниченным количественным пониманием национальных и трансграничных вкладов в содержание приземного озона. В этом исследовании используется транспортно-химическая модель с алгоритмом распределения источников для анализа вкладов озона по всей Европе с 2015 по 2017 год во время его пикового сезона. Авторы количественно оценивают производство озона на уровне страны и количество импортируемого озона, различая вклады 35 европейских стран, соседних стран, морей и полушария. Результаты показывают существенный вклад из-за пределов 35 европейских стран, причём вклады полушария играют важную роль. Европейский вклад имеет решающее значение во время эпизодов высокого содержания озона, особенно со стороны Германии, Франции, Италии, Великобритании, Польши и Испании. Испания, северная Италия и северо-запад Франции определены как области, где национальные сокращения прекурсоров будут более эффективными для улучшения качества воздуха в стране. Кроме того, 25 из 35 изученных европейских стран являются нетто-импортерами совокупной массы озона, а Нидерланды, Бельгия и Великобритания выступают в качестве основных экспортеров. Эти результаты подчёркивают необходимость комплексной политики в области контроля за качеством воздуха и трансграничного сотрудничества.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01716-w

Сжигание биомассы оказывает значительное влияние на состав атмосферы из-за больших выбросов газовых примесей и аэрозолей. Предыдущие исследования продемонстрировали влияние выбросов от сжигания биомассы на пространственную и временную изменчивость концентрации оксида углерода (CO) и аэрозолей в масштабах полушария. Целью данного исследования является изучение корреляции между изменчивостью пожаров и средними и экстремальными значениями концентрации CO и оптической толщины аэрозоля (aerosol optical depth, AOD), наблюдаемыми со спутника (IASI/Metop для общего столба CO и MODIS/Terra и Aqua для AOD), уделяя особое внимание внетропическому Северному полушарию с 2008 по 2023 гг. В то время как сжигание биомассы из-за сельскохозяйственной практики сокращается во многих регионах, в бореальных регионах и на западе США наблюдается рост площади выгоревших территорий, до 37% в последние годы (2017–2023 гг.) по сравнению с периодом 2008–2023 гг. Это согласуется с ростом метеорологического риска пожаров в этих регионах. Рост числа лесных пожаров привёл к росту средних и экстремальных значений концентрации CO и AOD летом и в начале осени по всему Северному полушарию, достигнув 9,3% и 33% для экстремального суммарного CO и AOD в бореальных регионах и на западе США в последние годы по сравнению с 2008– 2023 гг. Число дней с экстремальными суммарным CO и AOD увеличилось более чем на 50% в последние годы летом в Северной Америке, Атлантике и Европе по сравнению со всем периодом. Получена надёжная корреляция (r=0,83) между числом шлейфов и выжженных площадей во внетропическом Северном полушарии.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-3128/