Повышенные концентрации озона на поверхности могут привести к ухудшению качества воздуха и увеличению рисков для здоровья человека. За исторический период, связанный с социально-экономическим развитием, наблюдалось значительное увеличение содержания озона на поверхности. Здесь впервые оценивается изменение содержания озона в пиковый сезон (OSDMA8) с использованием почасовых концентраций озона на поверхности из трёх моделей CMIP6 за период с 1850 по 2014 гг. Дополнительные результаты получены с помощью одной модели для количественной оценки воздействия различных факторов образования озона, включая антропогенные выбросы озона и прекурсоры аэрозолей, состояние стратосферного озона и изменение климата. Концентрации озона в пиковый сезон используются для расчёта риска для здоровья человека с точки зрения метрики атрибутивной фракции (процент смертей от хронической обструктивной болезни лёгких (ХОБЛ), связанных с длительным воздействием повышенных концентраций озона). Концентрации OSDMA8, согласно модельным расчётам, увеличиваются более чем вдвое в северных регионах средних широт за исторический период, в основном за счёт увеличения антропогенных выбросов NOX и глобальных концентраций CH4. Небольшой вклад вносят изменения в других антропогенных выбросах-предшественниках (CO и не-CH4 Летучих Органических Соединениях), аэрозолях, стратосферном озоне и изменение климата. Доля мирового населения, подвергающегося воздействию концентраций OSDMA8 выше теоретического минимального уровня риска воздействия (32,4 млрд-1), увеличилась с <20% в 1855 году до >90% в 2010 году. Это также увеличило риск смертности от ХОБЛ в результате длительного воздействия озона до 20% в регионах Северного полушария в настоящее время. Как и в случае с концентрациями OSDMA8, движущие факторы увеличения рисков для здоровья, связанных с озоном, в основном обусловлены изменениями в содержании NOX и глобального CH4. Фиксация антропогенных выбросов NOX на уровне значений 1850 года может устранить риск для здоровья человека от длительного воздействия озона в период, близкий к настоящему времени. Понимание исторических движущих факторов концентраций озона и их риска для здоровья человека может помочь в разработке будущих путей, которые уменьшат этот риск.

 

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-2732/

 

Происхождение частиц и газовых примесей, вовлечённых в быстро меняющийся полярный климат, остается неясным, что ограничивает надёжность климатических моделей. Это особенно касается частиц, вовлечённых во взаимодействие аэрозоля и облаков с полярными облаками. Поскольку подробные химические измерения следов сложны и дороги в полярных регионах, моделирование обратных траекторий часто используется для определения источников наблюдаемых атмосферных соединений. Однако точность этих методов недостаточно хорошо количественно определена. Это исследование даёт первую оценку протоколов анализа путём объединения обратных траекторий из модели дисперсии FLEXible PARTicle (FLEXPART) с моделированием трассеров из модели Weather Research and Forecast, включая химию (WRF-Chem). Знание точных смоделированных источников выбросов трассеров в WRF-Chem позволяет хорошо количественно оценить точность обнаружения источника. Результаты показывают, что обычно используемый анализ обратной траектории ненадёжен при определении источников выбросов. После изучения чувствительности параметров благодаря использованной структуре моделирования авторы представляют обновлённый и тщательно оценённый протокол анализа обратной траектории для отслеживания происхождения атмосферных компонентов по данным измерений. Два теста улучшенного протокола на фактических данных аэрозолей из арктических кампаний демонстрируют его способность правильно определять известные источники метансульфоновой кислоты и чёрного углерода. Эти результаты показывают, что традиционные методы обратных траекторий часто неправильно определяют регионы источников выбросов. Поэтому рекомендуется использовать метод, описанный в этом исследовании, для будущих усилий по отслеживанию происхождения измеренных атмосферных компонентов.

 

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-2839/

 

Национальные планы адаптации предлагают стратегические рамки, позволяющие странам интегрировать действия по адаптации с повестками дня в области устойчивого развития. Однако процессу не хватает многосторонней координации, включающей ценности различных групп интересов, что создаёт препятствия для содействия принятию инклюзивных решений в области развития. В этом комментарии предлагается включить перспективы МГЭИК относительно устойчивых к изменению климата путей развития в процесс национального планирования адаптации, чтобы согласовать амбиции устойчивого развития с практикой адаптации.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s44168-024-00166-6

 

Лесное восстановление является важнейшей стратегией смягчения и адаптации к глобальному потеплению. Однако его точное воздействие на местный климат остаётся неопределённым, что усложняет принятие решений при определении приоритетов инвестиций. Авторы разработали глобальные карты, иллюстрирующие, как естественное восстановление лесов влияет на ключевые местные климатические факторы — температуру поверхности почвы, альбедо и эвапотранспирацию — с использованием моделей с пространственным разрешением 1 км, подобранных с помощью случайного лесного классификатора. Обнаружено, что естественное восстановление лесов может изменить среднегодовую температуру поверхности почвы на 0,01°C, −0,59°C, −0,50°C и −2,03°C в бореальном, средиземноморском, умеренном и тропическом регионах соответственно. Эти изменения подчёркивают специфичные для региона эффекты лесного восстановления. Важно отметить, что естественное восстановление лесов снижает температуру поверхности почвы на 64% из 1 млрд га и 75% из 148 млн га потенциально восстанавливаемых земель при различных сценариях. Эти результаты улучшают понимание того, как восстановление лесов может помочь регулировать местный климат, поддерживая усилия по адаптации к изменению климата.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01737-5

 

Целью данного исследования является изучение возможной связи между недавним глобальным потеплением и междесятилетними изменениями входящей достигающей поверхности солнечной радиации, известными как глобальное затемнение и яркость (global dimming and brightening, GDB). Анализ проводится ежемесячно и ежегодно в глобальном масштабе за 35-летний период 1984–2018 гг. с использованием данных о температуре поверхности из реанализа Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды ECMWF v5 (ERA5) и потоков достигающей поверхности солнечной радиации из модели переноса излучения FORTH (Foundation for Research and Technology-Hellas). Анализ авторов показывает, что ежемесячно достигающая поверхности солнечная радиация коррелирует с температурой сильнее над глобальной сушей, чем над океаническими районами. Согласно расчётам модели переноса излучения, достигающая поверхности солнечная радиация увеличилась (вызвав повышение яркости) на большинстве участков суши в 1984–1999 гг., в то время как это увеличение выровнялось (вызвав затемнение) в 2000-х годах и снова усилилось в 2010-х годах. Установлено, что эти колебания достигающей поверхности солнечной радиации влияют на темпы глобального потепления. В частности, во время фазы затемнения в 2000-х годах темпы потепления на участках суши с интенсивным антропогенным загрязнением, таких как Европа и Восточная Азия, замедлились, в то время как во время фаз повышения яркости в 1980-х, 1990-х и 2010-х годах темпы потепления усилились. Хотя величина GDB и тенденции потепления поверхности Земли не пропорциональны, что указывает на то, что GDB не является основным фактором недавнего глобального потепления, похоже, что GDB может влиять на темпы потепления, частично уравновешивая доминирующее парниковое потепление во время затемнения или ускоряя его во время фаз повышения яркости GDB.

 

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-024-03810-6

 

Уровень озонового слоя в марте 2020 года и марте 2024 года

Озоновые дыры над полярными регионами, где уровень стратосферного озона значительно истощён, стали распространённой особенностью новостей об изменении климата в последние десятилетия. Основной причиной этого истощения являются хлорфторуглероды (ХФУ) антропогенного происхождения, которые высвобождаются из бытовых предметов, таких как охлаждающие жидкости в холодильниках, кондиционерах и аэрозольных баллончиках. Ограничение их использования было и остаётся важнейшим фактором восстановления озоновых дыр, поскольку они имеют многодесятилетний срок жизни в атмосфере.

Политика по борьбе с истощением озонового слоя, такая как международное соглашение Монреальского протокола 1987 года, направлена ​​на прекращение производства и потребления озоноразрушающих веществ, чтобы залечить эти озоновые дыры к 2045 и 2066 годам над Арктикой и Антарктикой соответственно. Таким образом, с начала 2000 года уровни стратосферного озоноразрушающего неорганического хлора и брома в Арктике снижались, хотя и довольно медленно.

На фоне этого мрачного прогноза исследование, опубликованное в Geophysical Research Letters, намекнуло на более светлое будущее. Пол Ньюман (Paul Newman), главный научный сотрудник по исследованию Земли в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА, и его коллеги определили март 2024 года как рекордно высокий месяц для арктического озона с 1970-х годов, после периода общего увеличения в течение зимы 2023-2024 гг.

Уровень озона выше среднего продолжал сохраняться до сентября 2024 года. Это важно, поскольку ранее весна ассоциировалась с истощением озонового слоя, когда высокие уровни ХФУ совпадали с крупными, холодными, вращающимися метеорологическими системами низкого давления, известными как полярные вихри.

Группа учёных подчёркивает важность этого исследования как предварительного доказательства того, что уровни ХФУ сейчас снижаются, чтобы позволить озоновому слою начать свое длительное восстановление. Доктор Ньюман сказал: «Озон — это естественный солнцезащитный крем Земли. Увеличение содержания озона — это позитивная история, поскольку это хорошо для окружающей среды и обнадёживающая новость о том, что глобальное соглашение Монреальского протокола даёт положительные результаты».

Чтобы исследовать это изменение, доктор Ньюман и его коллеги изучили метеорологические и спутниковые данные обратного рассеяния ультрафиолета для наблюдения за общим содержанием озона (общим количеством озона в столбе от поверхности Земли до верхней границы атмосферы) с 1979 года.

Среднее значение общего содержания озона в марте 2024 года достигло пика в 477 единиц Добсона (е.Д.), что на 6 е.Д. выше предыдущего рекорда в марте 1979 года и на 60 е.Д. выше среднего значения за период исследования (с 1979 по 2023 гг.). Ежедневные рекордные уровни для Арктики наблюдались примерно в течение половины месяца, а 20 марта зафиксирован максимум в 499 е.Д.

Уровни стратосферного озона зимой 2023–2024 гг. по сравнению со средними климатическими значениями 

Они обнаружили, что в самой нижней части стратосферы (10–20 км над поверхностью Земли) наблюдались рекордно высокие температуры в течение 23 дней месяца, что совпало с этими повышенными уровнями озона из-за более тёплых погодных систем, перемещающихся из нижележащей тропосферы в стратосферу. 

Это контрастирует с известными экстремальными событиями истощения озонового слоя в 1997, 2011 и 2020 годах, произошедших в периоды продолжительных полярных вихрей. 

Причинный механизм этих аномальных температур и уровней содержания озона в марте 2024 года объясняется усилением зимних вихревых потоков тепла от атмосферных волн Россби. Эти волны перемещаются в стратосферу и вызывают нисходящее движение в полярных регионах, что приводит к более высоким полярным температурам. 

Волны также замедляют стратосферное полярное ночное струйное течение (полярный вихрь) вокруг Арктики, что приводит к тому, что воздух из средних широт сходится на полюсе, перенося больше озона в регион, чем обычно. 

«Арктический озон контролируется его переносом и прямым разрушением соединениями хлора и брома», — объясняет доктор Ньюман. 

«В первом случае температура была слишком высокой для значительного истощения. Во втором случае волны, распространяющиеся в стратосферу из тропосферы, перемещают озон в Арктику, нагревают полярный регион и замедляют полярный вихрь. События Эль-Ниньо и сибирский снежный покров рассматривались как процессы, контролирующие перенос озона, но, по-видимому, они не оказывают существенного влияния. 

«Перенос сильнее обычного, по-видимому, вызван случайным погодным годом со значительным распространением волн Россби в стратосферу. Вероятно, что снижение уровня веществ, разрушающих кислород, и повышение уровня углекислого газа способствовали дальнейшему росту содержания арктического озона до рекордного уровня». 

Учитывая, что уровень углекислого газа, как ожидается, будет расти в ближайшие годы, доктор Ньюман утверждает, что «весьма вероятно», что эти озоновые рекорды будут происходить и дальше. 

«Считается, что изменение климата влияет на силу и устойчивость стратосферного полярного вихря. Например, изменения температуры поверхности и давления, вызванные потерей морского льда, могут усилить генерацию волн Россби, что приведёт к более слабому и нестабильному полярному вихрю. 

«Кроме того, ожидается, что содержание глобального озона будет медленно увеличиваться из-за действия Монреальского протокола. Сочетание этих двух факторов создаст благоприятные условия для более высоких значений содержания полярного озона». 

В то время как Арктика и Антарктика в целом реагируют на воздействие волн Россби одинаково, в Арктике они намного сильнее, и поэтому уровни озона выше, чем в южном полушарии, где наблюдаются более выраженные озоновые дыры. 

«В Арктике гораздо более сильный источник волн Россби, распространяющихся вверх в стратосферу (количественно по более сильному вихревому тепловому потоку). Следовательно, Арктика теплее, имеет более слабый вихрь и гораздо больше озона. Поскольку в Антарктике очень холодный вихрь, который может содержать реактивный хлор, у нас каждый год появляются глубокие озоновые дыры», — утверждает доктор Ньюман. 

Используя это понимание, сопряжённые химические и климатические модели прогнозируют увеличение арктического озона на 10–30 е.Д. с 2000 по 2025 гг. в результате сокращения объёма озоноразрушающих веществ в атмосфере и повышения концентраций парниковых газов. 

Кроме того, если рассчитать индекс ультрафиолета (УФ) для ясного неба в полдень на основе этих данных, то уровни арктического озона в 2024 году будут экранировать больше УФ, что приведёт к снижению индекса УФ на 5% по сравнению со средним показателем за период исследования с 1979 по 2023 гг. 

В конечном счёте, восстановление озонового слоя имеет первостепенное значение для защиты жизни на Земле, в противном случае повышенное поступающее УФ-излучение из космоса может иметь множество последствий: от снижения интенсивности роста растений (что влияет на «лёгкие Земли» и сельскохозяйственные продовольственные ресурсы) и нарушения морских пищевых цепей из-за воздействия на рост или первичных производителей до повышения заболеваемости раком кожи и иммунодефицитных расстройств у людей. 

Теперь есть надежда, что однажды эти озоновые дыры заживут.

 

Ссылка: https://phys.org/news/2024-10-arctic-ozone-high-positive-climate.html

 

Широко известно, что интенсивность, частота и продолжительность волн тепла увеличиваются во всём мире, включая Арктику. Однако меньше внимания уделяется площади суши, затронутой волнами тепла. Здесь, используя атмосферный реанализ и глобальные климатические модели, авторы показывают, что площадь, охваченная волнами тепла, существенно расширяется в наземной Арктике. По сравнению с серединой ХХ века общая площадь суши, затронутая сильными волнами тепла в Арктике, удвоилась, площадь экстремальных волн тепла утроилась, а площадь очень экстремальных волн тепла увеличилась в четыре раза. Кроме того, прогнозы климатических моделей предполагают, что протяжённость волн тепла продолжит увеличиваться в XXI веке, но с большими региональными различиями в величинах волн тепла из-за летней внутрисезонной изменчивости температуры. Выводы авторов констатируют растущую уязвимость арктического региона к экстремальной жаре, что может привести к серьёзным последствиям как для экосистем, так и для общества.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01750-8

 

Реанализ и спутниковые данные указывают на сокращение площади осадков в последние десятилетия, что влияет на местные водные ресурсы и интенсивность осадков. Авторы использовали моделирование CMIP6 для проверки гипотезы о сокращении площади осадков в условиях потепления климата. Их анализ показывает, что прогнозы по сценарию SSP5-8.5 демонстрируют устойчивое сокращение площади осадков между 50° ю.ш. и 50° с.ш. и в глобальном масштабе в 75% модельных оценок. Новые результаты подтверждают наблюдаемую взаимосвязь, хотя и в меньшей степени, чем ранее обнаруженные в реанализе и спутниковых данных. Отмечается смещение осадков к полюсу с увеличением суточной площади осадков в Арктике с 18% до 28%. В более низких широтах площадь осадков сокращается из-за уменьшения их количества. Эти изменения связаны с расширением зон низкой относительной влажности в нижней и средней тропосфере, особенно на полярных краях субтропиков.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00794-z

 

Количество жидкой пресной воды (liquid freshwater content, LFWC) в Северном Ледовитом океане быстро накапливалось в течение недавнего исторического периода, поскольку несколько источников пресной воды усилились в условиях потепления полярного климата. Многие физические процессы, связанные с изменчивостью количества пресной воды, включая влияние антропогенного потепления, до сих пор не полностью изучены. Используя 22 реализации модели CMIP6 EC-Earth3 с идентичным радиационным воздействием, авторы применяют технику сопоставления пространственных моделей для разделения внутренних и вынужденных пространственно-временных структур в LFWC и реконструкции исторических тенденций. Обнаружено, что количественная оценка внутренней изменчивости и структур внешнего воздействия зависит от точного океанического реанализа для представления исторической тенденции. Полученная с помощью SODA3.3.2 внутренняя изменчивость, возникающая из пространственно-временных структур высоты морской поверхности, составляет 64,5% от общей исторической тенденции LFWC и реконструирует наблюдаемую тенденцию в +0,86 м за десятилетие. В ORAS5 внутренняя изменчивость составляет 94,3% пространственно-временной картины, но производит неконгруэнтную реконструкцию исторических тенденций LFWC. Таким образом, эти результаты подчёркивают необходимость большего количества наблюдений in situ для информирования в реанализах и усилиях по моделированию. В океанических реанализах авторы обнаружили, что внутренняя изменчивость, возникающая из-за Арктического колебания, может представлять собой нижнюю оценку влияния внутренней изменчивости на LFWC, тогда как высота поверхности моря более точно различает долгосрочные пространственно-временные тенденции.

 

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-024-03808-0

 

Авторы расширили недавно разработанную метрику, принимающую данные станций США — накопленный индекс суровости зимнего сезона — до глобального индикатора, основанного на температуре и снегопадах из результатов реанализа. Расширенный индекс анализируется для выявления взаимосвязей между температурами/давлением арктического воздуха и вероятностью суровой зимней погоды в средних широтах Северного полушария. Обнаружена прямая и квазилинейная связь между аномально высокими температурами/давлением Арктики и особо суровой зимней погодой, особенно в северо- восточных континентальных регионах вслед за максимальным региональным арктическим потеплением. Положительные температурные тренды в Арктике связаны с положительными трендами суровой зимней погоды на континентах в середине и конце зимы, совпадая с увеличением нарушений стратосферных полярных вихрей. В эпоху быстрого потепления Арктики изменчивость снизилась над Северным Ледовитым океаном и Европой, но увеличилась в Канаде, северной части США и северо-восточной Азии, что указывает на более выраженные изменения погодных условий.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01720-0