В статье «Объединение вероятности с качественными показателями степени определённости в оценке» Хельгесон и др. (Helgeson et al.) представляют математическую модель отношения достоверности-правдоподобия в структуре неопределённости МГЭИК. Их цель — устранить двусмысленности в структуре и прояснить роли «доверия» и «вероятности» в принятии решений. В этой статье автор даёт концептуальную оценку их предложения. Он утверждает, что МГЭИК не может последовательно реализовать модель и что её принятие может привести к неясной и потенциально вводящей в заблуждение информации о неопределённости.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-025-03931-6

Сложные взаимодействия между снежным покровом и лесами имеют последствия для экосистем, водных ресурсов и климата Земли. Однако географическое распределение мест, где снег и лес пересекаются, остаётся плохо изученным. Авторы оценивают важность снегопада над лесными средами, его пространственную изменчивость в глобальном масштабе и пространственное разрешение 0,1°, используя существующий климатологический реанализ и спутниковую карту древесного покрова. Было обнаружено, что 23% суши (30,5·10⁶ км²) испытывают снегопад в лесных районах, в основном в бореальном лесу (15,8·10⁶ км²) и в других местах в горах (4,9·10⁶ км²). Там твёрдая фракция осадков в лесу превышает медианное значение 11,1% на 15,3·10⁶ км², достигает 64% локально и 23% при агрегации по гидрологическим бассейнам размером более 10⁵ км².

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL113684

Модели на основе искусственного интеллекта для глобального прогнозирования погоды быстро развиваются, но исследования моделей ограниченной области на основе данных высокого разрешения остаются скудными. Здесь представлена модель прогнозирования погоды на основе искусственного интеллекта для ограниченной области с разрешением 3 км и 1 час, использующая параллельные глобально-локальные структуры для захвата многомасштабных метеорологических характеристик. Модель обучается с помощью анализа региональных данных высокого разрешения и использует глобальные прогнозы модели на основе искусственного интеллекта для бокового граничного условия во время прогнозирования и работает намного быстрее, чем динамическая модель прогнозирования. В двух выбранных ограниченных областях она превосходит динамические модели в прогнозировании скорости поверхностного ветра, но уступает в прогнозах поверхностной температуры и давления. Качество прогнозов в поверхностной температуре и давлении может быть дополнительно улучшено по сравнению с динамической моделью прогнозирования предоставлением лучших боковых граничных условий. Также изучаются вопросы, связанные с боковыми граничными условиями, такие как выбор ширины боковых граничных областей и объединение прогнозов с более точным и грубым разрешением в регионах.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02347-5

Изменения в землепользовании и почвенном покрове изменили условия хранения углерода в наземных экосистемах, но их влияние на чувствительность экосистем к засухе и колебаниям температуры не оценивалось пространственно по всему миру. Авторы оценивают чувствительность экосистем к засухе и колебаниям температуры, используя зелёность растительности из спутниковых наблюдений и биомассу растительности из оценок динамической глобальной модели растительности. Используя замену пространства на время (метод, предполагающий, что пространственные и временные вариации эквивалентны) со спутниковыми данными, авторы сначала иллюстрируют влияние изменений растительного покрова на чувствительность к засухе и колебаниям температуры и сравнивают их с эффектами, оценёнными с помощью вышеупомянутой модели. Также сравниваются результаты моделирования, вызванного сценариями с изменениями почвенного покрова и без них с целью оценить исторические эффекты изменения почвенного покрова. Спутниковые данные и модели растительности показывают, что преобразование лесов в луга приводит к более отрицательной или уменьшенной положительной чувствительности зелени растительности или биомассы к засухе. Существует значительная изменчивость между моделями для других типов переходов почвенного покрова. Выявлены существенные эффекты исторических изменений земельного покрова на чувствительность к засухе из модельных расчётов с общим положительным направлением в глобальном масштабе. Вырубка лесов может привести либо к повышенной отрицательной чувствительности, поскольку устойчивые к засухе леса заменяются лугами на основе модельного ансамблевого среднего, либо к уменьшению отрицательной чувствительности, поскольку леса под текущим земельным покровом, как прогнозируется, будут демонстрировать большую устойчивость к засухе по сравнению с лесами под доиндустриальным земельным покровом. В целом подчёркивается важная роль лесов в поддержании стабильности экосистемы и устойчивости к засухе и колебаниям температуры, тем самым подразумевается их важность в стабилизации запаса углерода во всё более экстремальных климатических условиях.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GB008378

Это исследование фокусируется на оценке физического роста городов и изменений в почвенно-растительном покрове, которые в результате этого играют решающую роль в понимании воздействия на окружающую среду и управлении такими явлениями, как интенсивность дневного теплового острова на поверхности города (Daytime Urban Surface Heat Island Intensity, DSUHII). Прогнозирование тенденций этих изменений в будущем даёт ценную информацию для городского планирования и смягчения термических эффектов в засушливых условиях. Это исследование направлено на оценку пространственных и временных изменений интенсивности городских тепловых островов на поверхности в различных климатических условиях, вызванных изменениями почвенно-растительного покрова в прошлом, и на прогнозирование будущих тенденций. Для этой цели были использованы спутниковые данные Landsat, включая отражательную способность поверхности с разрешением 30 м и температуру поверхности земли (Land Surface Temperature, LST) изначально с разрешением 100 (120) метров для Landsat 8 (Landsat 5) (передискретизированную до 30 м для совместимости), а также база данных основных критериев, влияющих на рост городов, для анализа изменений земельного покрова и LST. Классификация земельного покрова проводилась с использованием алгоритма машины опорных векторов (Support Vector Machine, SVM), и была оценена её точность. Пространственные и временные изменения в LST и классах земельного покрова были количественно оценены с использованием моделей перекрёстных таблиц и операторов вычитания. Затем было проанализировано влияние изменений земельного покрова на LST в различных климатических условиях, а тенденции изменений земельного покрова и DUSHII были оценены на будущее с использованием модели CA–Markov. Результаты показали, что во влажном климате (Баболь и Решт, Babol and Rasht) застроенные площади увеличились более чем на 100% с 1990 по 2023 гг. и, по прогнозам, будут расти дальше к 2055 году, в то время как зелёные насаждения значительно сократились. В холодном и сухом климате (Мешхед, Mashhad) городское развитие резко возросло, а зелёные насаждения сократились почти вдвое. В жарком и сухом климате (Йезд и Керман, Yazd and Kerman) застроенные площади утроились, и сокращение зелёных насаждений продолжится. Кроме того, в городах с жарким и сухим климатом значительная площадь бесплодных земель была преобразована в застроенные территории, и эта тенденция, как прогнозируется, сохранится в будущем. DSUHII в Баболе увеличилась с 2,5°C в 1990 году до 5,4°C в 2023 году и, по прогнозам, вырастет до 7,8°C к 2055 году. В Раште это значение увеличилось с 2,9°C до 5,5°C и, как ожидается, достигнет 7,6°C. В Мешхеде DSUHII была отрицательной, снизившись с −1,1°C в 1990 году до −1,5°C в 2023 году, и, по прогнозам, снизится до −1,9°C к 2055 году. В Йезде DSUHII также оставалась отрицательной, снизившись с −2,5°C в 1990 году до −3,3°C в 2023 году, с ожидаемым падением до −6,4°C к 2055 году. Аналогичным образом, в Кермане DSUHII снизилась с −2,8°C до −5,1°C, и, как ожидается, достигнет −7,1°C к 2055 году. В целом выводы подчёркивают, что во влажном климате DSUHII значительно увеличилась, в то время как зелёные зоны сократились. В умеренном, холодном и сухом климате наблюдается постепенное снижение DSUHII. В условиях жаркого и сухого климата наблюдается наиболее существенное снижение DSUHII, что указывает на различное влияние изменений почвенно-растительного покрова на DSUHII в этих регионах.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/17/10/1730

GRIT обеспечивает гораздо более подробный взгляд на то, как реки сливаются и разделяются, что может улучшить гидрологическое моделирование, прогнозирование наводнений и управление водными ресурсами.

Глобальные наборы данных о реках представляют реки, текущие вниз по течению по одному руслу, следуя рельефу поверхности, но они часто пропускают разветвлённые речные системы, обнаруженные в таких областях, как поймы, каналы и дельты. Разветвлённые или бифуркационные реки также часто встречаются в густонаселённых районах, поэтому их масштабное картирование имеет решающее значение, поскольку изменение климата делает наводнения более серьёзными.

Вортманн и др. (Wortmann et al.) стремились заполнить пробелы в существующих глобальных речных картах с помощью своей новой сети Global River Topology (GRIT), первой разветвлённой глобальной речной сети, которая включает бифуркации, многопоточные русла, речные рукава и крупные каналы. GRIT использует новую цифровую модель рельефа с улучшенным горизонтальным разрешением 30 метров, что в три раза лучше разрешения предыдущих наборов данных, и включает спутниковые снимки высокого разрешения.

Сеть GRIT фокусируется на водных путях с площадью водосбора более 50 квадратных километров и бифуркациях на реках шириной более 30 метров. GRIT состоит из векторных карт, использующих вершины и пути для отображения таких объектов, как речные сегменты и границы водосбора, и растровых слоёв, которые состоят из пикселей и фиксируют постоянно меняющуюся информацию, такую ​​как накопление потока и высота над рекой.

В общей сложности, было картировано около 19,6 миллионов километров водных путей, включая 818000 слияний, 67000 бифуркаций и 31000 выходов — 6500 из которых впадают в замкнутые бассейны. Большинство нанесённых на карту бифуркаций находятся на внутренних реках, около 30000 в Азии, более 12000 в Северной и Центральной Америке, около 10000 в Южной Америке и около 4000 в Европе.

Авторы утверждают, что GRIT обеспечивает более точное и полное представление о форме и связности речных систем, чем предыдущие справочные наборы данных, что открывает потенциал для улучшения гидрологического и речного моделирования среды обитания, прогнозирования наводнений и управления водными ресурсами во всём мире.

(Water Resources Research, https://doi.org/10.1029/2024WR038308, 2025)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/new-global-river-map-is-the-first-to-include-river-bifurcations-and-canals 

Геофизические процессы в пограничном слое атмосферы (ПСА) играют важную роль в обмене энергией, импульсом и частицами в нижней атмосфере. Высота верхней границы ПСА (ВПСА) определяет глубину этих процессов. Чтобы лучше понять пространственно-временные характеристики ВПСА, в настоящем исследовании были проанализированы 45 лет глобальных данных ВПСА, полученных из реанализа ERA5, в которых ВПСА определялась с использованием объёмного числа Ричардсона (bulk Richardson number), и была исследована её климатология. Кроме того, была изучена связь между ВПСА и метеорологическими параметрами. Высокая температура воздуха у поверхности представляет собой хорошие погодные условия, благоприятствующие эволюции ПСА, вызывая высокую ВПСА. Напротив, обильные осадки представляют собой плохие погодные условия, сдерживающие эволюцию ПСА, вызывая низкую ВПСА. В настоящем исследовании также изучалось влияние синоптических погодных систем, взаимодействия океана и атмосферы, рельефа местности и муссонных систем на ВПСА. Множество контролирующих факторов, включая синоптические системы, холодные океанические течения, рельеф местности и муссоны, влияют на погодные условия и сложное пространственно-временное распределение ВПСА.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/16/5/573

Понимание неопределённости равновесной чувствительности климата (РЧК, равновесного потепления в ответ на удвоение концентрации CO₂) имеет основополагающее значение для создания надёжных климатических прогнозов. Авторы использовали простую климатическую модель Гектора (глобальную климатическую модель углеродного цикла с открытым исходным кодом) в вероятностной структуре для изучения того, как различные априорные значения РЧК влияют на неопределённость в долгосрочных (2081–2100 гг.) температурных прогнозах. Этот метод демонстрирует вычислительно эффективный вероятностный рабочий процесс, который исследует влияние априорных значений параметров на климатические прогнозы. Исключение свидетельств процессов и палеоклимата в априорных значениях РЧК расширяет результирующую неопределённость температурного прогноза (5%–95%-ный доверительный интервал: 1,12–3,03°C и 1,09–3,33°C соответственно), в то время как синтез всех данных сужает её (1,24–2,89°C; 5–95%-ный доверительный интервал), что предполагает более надёжный диапазон будущих температурных результатов.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL113505

Североатлантическое колебание (САК) является основным режимом атмосферной изменчивости над Северной Атлантикой, модулирующим погоду и климат соседних регионов как зимой, так и летом. Хотя модели земной системы обычно прогнозируют сдвиг САК в положительную фазу в сценариях с высоким уровнем выбросов в XXI веке, сохраняются неопределённости относительно точной реакции САК на повышенные уровни содержания CO₂ из-за большой внутренней изменчивости. В этом исследовании изучается реакция САК на широкий диапазон воздействий концентраций CO₂, от двух до восьми раз превышающих доиндустриальные значения. Анализируя большую выборку оценок климатических моделей нынешнего поколения, авторы обнаружили, что САК, вероятно, больше смещается в положительную фазу с ростом концентрации CO₂. Более того, снижается изменчивость САК. Это приводит к меньшему увеличению вероятности чрезвычайно сильных проявлений САК в положительной фазе, чем можно было бы ожидать, основываясь исключительно на сдвиге среднего значения. С другой стороны, также обнаруживается сокращение крайне негативных проявлений САК, что объясняется как сдвигом в положительную фазу, так и уменьшением дисперсии. Наконец, анализ авторов показывает, что распределение реакции САК при высоком воздействии CO₂ имеет отрицательную асимметрию. Этот факт частично компенсирует сокращение экстремальных проявлений САК в положительной фазе, связанное с уменьшением изменчивости. В конечном счёте, эти результаты предполагают большее усиление САК в положительной фазе по сравнению с ослаблением его экстремальных проявлений в негативной фазе при более высоком воздействии CO₂.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-025-01051-7

Понимание изменений в морских волнах тепла (МВТ) жизненно важно для защиты морских экосистем и эффективного управления рисками. Однако предыдущие исследования предполагали стационарные изменения, оставляя неясной динамику свойств МВТ в нестационарной структуре. Здесь, используя улучшенную нестационарную структуру, авторы показывают, что 20-, 50- и 100-летние МВТ были существенно недооценены в большинстве океанов. Примерно половина океанов в настоящее время испытывает всё более продолжительные МВТ. В среднем, на уровне 100-летнего отклика, глобальные МВТ более чем удвоились по продолжительности, при этом увеличившись на 67% по частоте и на 23% по интенсивности. Дальнейший анализ показывает, что увеличение антропогенных выбросов парниковых газов является основным фактором наблюдаемых изменений, на который приходится более 80% изменений в МВТ. Эти результаты показывают, что в условиях парникового эффекта МВТ, вероятно, станут более частыми, интенсивными и устойчивыми, что будет иметь важные последствия для стратегий адаптации и смягчения их последствий.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL114497