Разумное управление рисками требует рассмотрения сценариев от «плохого» до «наихудшего». Тем не менее, для изменения климата такое потенциальное будущее плохо изучено. Может ли антропогенное изменение климата привести к всемирному социальному коллапсу или даже к вымиранию человечества? В настоящее время это опасно малоизученная тема. В то же время есть достаточно оснований подозревать, что изменение климата может привести к глобальной катастрофе. Анализ механизмов этих экстремальных последствий может помочь стимулировать действия, повысить устойчивость и информировать политику, включая меры реагирования на чрезвычайные ситуации. Авторы обрисовывают в общих чертах современные знания о вероятности экстремальных изменений климата, обсуждают, почему важно понимать самые худшие случаи, формулируют причины для беспокойства по поводу катастрофических результатов, определяют ключевые термины и выдвигают программу исследований. Предлагаемая повестка дня охватывает четыре основных вопроса: 1) Какова вероятность того, что изменение климата вызовет массовые вымирания? 2) Какие механизмы могут привести к массовой смертности и заболеваемости людей? 3) Какова уязвимость человеческих сообществ к каскадам рисков, вызванных изменением климата, таких как конфликты, политическая нестабильность и системный финансовый риск? 4) Как можно с пользой синтезировать эти многочисленные доказательства — вместе с другими глобальными опасностями — в «комплексную оценку катастрофы»? Научному сообществу пора заняться проблемой лучшего понимания катастрофического изменения климата.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2108146119

Изменения содержания тепла в океане обеспечивают меру потепления океана (с воздействием на систему Земли). В этом обзоре обобщены оценки прошлых и будущих изменений содержания тепла в океане с использованием наблюдений и моделей. Верхние 2000 м Мирового океана значительно нагрелись с 1950-х годов, увеличившись на 351 ± 59,8 ЗеттаДж (1 ЗеттаДж = 10²¹ Дж) с 1958 по 2019 гг. Скорость потепления увеличилась с <5 до ~10 ЗеттаДж год^-1 с 1960-х по 2010-е гг. Наблюдаемое усреднённое по площади потепление является самым большим в Атлантическом и южных океанах и составляет 1,42 ± 0,09 × 109 и 1,40 ± 0,09 × 10⁹Дж м⁻², соответственно, для верхних 2000 м за 1958–2019 гг. В этих наблюдаемых структурах притока тепла преобладает его перераспределение. Прогнозы, ограниченные наблюдениями, предполагают, что историческое потепление океана в этом столетии будет необратимым, а суммарное потепление зависит от сценария выбросов. К 2100 г. прогнозируемое потепление на верхних 2000 м будет в 2–6 раз выше, чем наблюдалось до сих пор, в диапазоне от 1 030 [839–1 228] ЗеттаДж до 1 874 [1 637–2 109] ЗеттаДж для сценариев с низким и высоким уровнем выбросов, соответственно. Прогнозируется, что Тихий океан будет крупнейшим резервуаром тепла из-за его размера, но усреднённое по площади потепление останется самым сильным в Атлантическом и южном океанах. Потепление океана имеет обширные последствия, которые создают риски для морских экосистем и общества. Прогнозируемые изменения требуют продолжения и улучшения наблюдений и совершенствования моделей, наряду с улучшением оценки неопределённости.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-022-00345-1

Метеорологические внезапные засухи (МВЗ) представляют собой субсезонные явления, характеризующиеся быстрым началом/усилением. В этом исследовании оцениваются изменения в тенденциях и горячих точках МВЗ для настоящего и пяти будущих сценариев воздействия SSP CMIP6 (SSP-FS) в глобальном, континентальном и региональном масштабах. Анализ результатов 12 глобальных климатических моделей показывает, что в глобальном масштабе частота, продолжительность и тяжесть МВЗ, по прогнозам, увеличатся примерно на 20–50%, 20–58% и 26–62% соответственно, с наибольшей вероятностью возникновения в летний сезон. Горячие точки МВЗ оказались заметными в засушливых и полузасушливых зонах. Прогнозируется, что риск воздействия МВЗ возрастёт в ~1,5 раза на большинстве континентов, с самым высоким риском на Индийском субконтиненте. Кроме того, в Европе и Южной Америке, которые в настоящее время менее подвержены влиянию МВЗ, прогнозируется значительное увеличение горячих точек (~122–127%) при самом тёплом из сценариев SSP-FS. Определены LULC (land-use/landcover) - классы и диапазоны высот, наиболее уязвимые для МВЗ, а также региональные потенциальные гидрометеорологические факторы, провоцирующие развитие МВЗ.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-022-00302-1

Исследователи пометили антропогенно выбрасываемый углерод и отследили его с помощью модели циркуляции океана, чтобы определить, попадает ли он в атмосферу или в море. 

В результате сжигания ископаемого топлива, вырубки лесов и другой промышленной и сельскохозяйственной деятельности люди повысили глобальные уровни содержания углекислого газа (CO₂) в атмосфере до более чем 415 частей на миллион. Эта концентрация представляет собой увеличение на 135 частей на миллион по сравнению с доиндустриальными временами в конце XVIII века. Часто предполагается, что это увеличение СО₂ полностью состоит из антропогенных выбросов СО₂, но новое исследование ставит под сомнение это предположение.

Чтобы исследовать стандартное представление о судьбе антропогенно выбрасываемого углерода, Хольцер и ДеВрис (Holzer and DeVries) маркировали CO₂ по мере его выброса и отслеживали его с помощью модели циркуляции океана, ассимилированной с данными. Этот метод позволил им разделить суммарные изменения в запасах углерода в атмосфере и океане либо на антропогенный выброс, либо на природный углерод. Модель прослеживала путь выброшенного углерода с 1780 по 2020 гг. с использованием так называемого линейного индикатора маркировки. Исследователи использовали этот метод маркировки в других приложениях, но никогда не отслеживали антропогенный углерод. 

Моделирование показало, что только 45% прироста атмосферного углерода за последние несколько столетий произошло за счёт антропогенно выбрасываемого углерода, а остальные 55% приходится на природный углерод, выделившийся из океана. Исследователи также обнаружили, что океан накопил почти в два раза больше выбрасываемого углерода, чем предполагалось ранее. 

Механизм дегазации - химия карбонатов морской воды. По мере того, как растворённый неорганический углерод накапливается в океане, моря всё больше отдают в атмосферу CO₂, который был растворён в океане до промышленной революции. К 2020 году, как показало моделирование, океан терял одну доиндустриальную молекулу CO₂ на каждые 2,2 испущенных молекулы CO₂, которые он поглощал. Иными словами, с 1780 года океаны выделили примерно 160 Петаграмм (1 Пг = 1×10¹⁵ г) природного углерода, поглотив при этом 350 Пг выбрасываемого углерода, что даёт суммарное увеличение примерно на 190 Пг углерода, хранящегося в океане.

Исследователи отмечают, что их результаты не оспаривают оценки антропогенных изменений в глобальных запасах углерода. Скорее, они количественно определяют, куда попадает выбрасываемый углерод, и иллюстрируют, что индикаторы линейной маркировки являются эффективным и мощным инструментом для количественной оценки эффектов нелинейных процессов в климатической системе (Global Biogeochemical Cycles, https://doi.org/10.1029/2022GB007405, 2022).

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/tracing-anthropogenically-emitted-carbon-dioxide-into-the-ocean

Повышенная сезонная амплитуда атмосферного содержания CO₂ до сих пор рассматривалась главным образом как явление Северного полушария. Тем не менее, анализ записей концентрации CO₂ в атмосфере с 49 станций в период с 1980 по 2018 гг. выявил существенные тенденции и вариации этой амплитуды в глобальном масштабе. В то время как до 2000 г. в большинстве мест не наблюдается никаких существенных трендов, после 2000 г. в южных высоких широтах появляются сильные положительные тенденции. Используя факторное моделирование с использованием модели атмосферного переноса и анализа данных наблюдений P_co2 на поверхности океана, авторы показали, что это увеличение лучше всего объясняется началом усиления сезонного обмена CO₂ между воздухом и морем над Южным океаном примерно в 2000 году. В основе этих изменений лежит долгосрочная тенденция закисления океана, имеющая тенденцию к усилению сезонных потоков воздуха и моря, но эта тенденция видоизменяется десятилетней изменчивостью стока углерода в Южном океане. Таким образом, сезонные вариации атмосферного содержания CO₂ становятся чувствительным регистратором вариаций стока углерода в Южном океане.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq0220

Планирование адаптации к изменению климата требует точных климатических прогнозов. Недавние исследования показали, что неопределённость прогнозов глобальной средней приземной температуры можно значительно уменьшить с помощью результатов исторических наблюдений. Однако перенос этих результатов на местный масштаб пока недоступен. Авторы адаптировали инновационный статистический метод, сочетающий в себе оценки эволюции климата моделями последнего поколения, глобальные и локальные наблюдения, чтобы уменьшить неопределённость прогнозов локальной температуры. Воспользовавшись тесными связями между локальной и глобальной температурой, можно вывести локальные последствия глобальных ограничений. Модельная неопределённость снижается на 30-70% в любой точке мира, что позволяет существенно улучшить количественную оценку рисков, связанных с будущим изменением климата. Тщательная оценка этих результатов в рамках усовершенствованной модели указывает на их надёжность, что приводит к высокой уверенности в наших климатических прогнозах.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo6872

Ущерб инфраструктуре, вызванный деградацией приповерхностной многолетней мерзлоты, напрямую связан с благополучием 10 миллионов человек и устойчивым развитием Цинхай-Тибетского нагорья, Третьего полюса Земли. Авторы определяют экономический ущерб, причиняемый деградацией многолетней мерзлоты инфраструктуре на Цинхай-Тибетском нагорье, путём интеграции сценарного прогноза на основе данных, индекса множественных опасностей и модели замещения продолжительности жизни. Обнаружено, что к 2090 году для поддержания функции обслуживания существующей инфраструктуры в соответствии с историческим сценарием (SSP245) потребуются дополнительные затраты в размере примерно 6,31 млрд. долларов США. В то же время 20,9% этих потенциальных затрат можно сэкономить за счёт стратегических адаптаций. Борьба с глобальным потеплением до уровня ниже 1,5°C сократит расходы на 1,32 миллиарда долларов по сравнению с целью Парижского соглашения на уровне 2°C. Эти результаты подчёркивают важность смягчения последствий глобального потепления и инвестиций в адаптацию и обслуживание инфраструктуры на Цинхай-Тибетском нагорье, имеющем немногочисленное население, но являющимся горячей климатической точкой.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-022-00568-6

В Северном полушарии около 1500 ледников, что составляет 28% площади оледенения за пределами Гренландского ледяного щита, заканчиваются в океане. Потеря массы ледников на границе лёд-океан, известная как фронтальная абляция, ещё не получила всесторонней количественной оценки. Здесь оценена десятилетняя фронтальная абляция по измерениям расхода льда и изменения положения конечной точки с 2000 по 2020 гг. Исправлена погрешность и перекрёстно проверены оценки и неопределённости посредством использования независимых источников. В период с 2000 по 2010 гг. фронтальная абляция ледников, оканчивающихся в море, вносила в океан в среднем 44,47 ± 6,23 Гт год-1 льда, а с 2010 по 2020 гг. 51,98 ± 4,62 Гт год-1. Сток льда с 2000 по 2020 гг. был эквивалентен 2,10 ±   0,22 мм повышения уровня моря и это составляло примерно 79% фронтальной абляции, а оставшаяся часть - от конечного отступления. Наиболее пострадавшие прибрежные районы включают Аустфонну, Шпицберген и центральную часть Северной Земли, российскую Арктику и несколько фьордов Аляски.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-33231-x

Годовое пищевое калорийное производство определяется урожайностью, частотой возделывания культур (числом производственных сезонов в году) и площадью пахотных земель. Существующие исследования в основном сосредоточены на урожайности сельскохозяйственных культур, тогда как реакция частоты возделывания на изменение климата остается малоизученной. Авторы оценивают глобальную климатическую чувствительность урожайности и частоты возделывания в национальном масштабе. Обнаружена устойчивая отрицательная связь между потеплением, урожайностью и частотой возделывания. К 2050-м годам прогнозируемое увеличение частоты возделывания в холодных регионах будет компенсировано её более значительным снижением в тёплых регионах, что приведёт к чистому глобальному сокращению частоты возделывания (-4,2 ± 2,5% в сценарии с высокими выбросами), тем самым предполагая, что вызванное изменениями климата снижение частоты возделывания усугубит потери в производстве сельскохозяйственных культур, а не обеспечит адаптацию к изменению климата. Хотя орошение эффективно компенсирует прогнозируемые потери производства, площади орошения должны быть расширены более чем на 5% в тёплых регионах, чтобы к 2050-м годам полностью компенсировать его потери, вызванные изменением климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-022-01492-5

Хотя ожидается, что глобальное потепление произойдёт при приблизительно постоянной относительной влажности, в последнем отчёте МГЭИК остаётся неясной информация о величине наблюдаемых изменений влажности тропосферы и их последствий. Авторы использовали контролируемый по качеству набор данных наблюдений на месте (in situ), глобальные реанализы и длинные ряды данных глобальной средней температуры поверхности, чтобы ограничить как недавние, так и будущие изменения глобального среднего общего количества осаждаемой воды. Большинство современных моделей глобального климата склонны преувеличивать прогнозируемое атмосферное увлажнение в соответствии с их завышенной оценкой глобального потепления и чувствительности атмосферной влажности как к антропогенным парниковым газам, так и к аэрозолям в ХХ веке. Сужение диапазона прогнозов на 39% достигается после применения ограничений наблюдений с наилучшей оценкой +7 % на 1°C глобального потепления. Этот вывод является ещё одним свидетельством существенной интенсификации глобального круговорота воды, пока продолжается глобальное потепление.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-022-00561-z