Глобальный энергетический бюджет имеет важное значение для понимания антропогенного изменения климата. Согласно ему, запасы энергии в тепловых резервуарах Земли определяются дисбалансом в верхней части атмосферы между радиационным воздействием (приводящим к изменению климата) и радиационной реакцией (противостоящей воздействию). Авторы вывели энергетический дисбаланс Земли из реконструкции потепления океана. Результат улучшает замыкание глобального энергетического бюджета за 1880–2020 гг. по сравнению с предыдущими исследованиями. Были обнаружены две различные фазы в глобальном энергетическом бюджете. Энергетический дисбаланс Земли тесно связан с воздействием в 1880–1980 гг., но был меньше половины воздействия в 2000–2020 гг. То есть доля воздействия, которая пошла на нагревание Земли, была меньше в последние десятилетия, чем в более ранние периоды.

Глобальный энергетический бюджет имеет основополагающее значение для понимания изменения климата. Согласно ему, дисбаланс в верхней части атмосферы между радиационным воздействием (приводящим к изменению климата) и радиационной реакцией (противостоящей воздействию) равен запасу энергии в тепловых резервуарах Земли (т.е. в океане, в атмосфере, на суше и в криосфере). Около 90% энергетического дисбаланса Земли хранится в виде содержания тепла во внутренних слоях океана, которое плохо изучено до 1960 года. Авторы реконструируют энергетический дисбаланс Земли с 1880 года, выводя потепление подповерхностного океана из поверхностных наблюдений с помощью подхода функции Грина. Представленная оценка энергетического дисбаланса Земли согласуется с лучшими текущими оценками радиационного воздействия и радиационной реакции в период 1880–2020 гг. В этом исследовании согласованность улучшена по сравнению с предыдущими. Были обнаружены две отдельные фазы в глобальном энергетическом бюджете. В 1880–1980 гг. энергетический дисбаланс Земли тесно следовал за радиационным воздействием. Однако после 1980 года он увеличивался медленнее, чем воздействие; в 2000–2020 гг. дисбаланс составил менее 50% воздействия. При моделировании исторических изменений климата средний модельный энергетический дисбаланс согласуется с наблюдениями в пределах неопределённостей, но отдельные модели со «слабой» реакцией на антропогенный аэрозоль лучше согласуются с наблюдениями, чем модели с «сильной» реакцией. Поскольку глобальный энергетический бюджет до и после 1980 года подразумевает совершенно разное глобальное потепление в будущем, необходимы дальнейшие исследования, чтобы лучше понять причину этих исторических изменений.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2408839122

Урожайность основных культур является ключевым фактором, определяющим доступность продовольствия и размер площадей земли и других ресурсов, используемых в сельском хозяйстве. Авторы обобщают данные о том, как изменилась погода, с которой столкнулись эти культуры, и как эти изменения повлияли на урожайность. Большинство регионов выращивания культур испытали как быстрое потепление, так и атмосферную засуху, со значительными отрицательными последствиями для глобальной урожайности трёх из пяти культур. Модели могут в значительной степени воспроизводить эти изменения и последствия с двумя важными исключениями — они преувеличивают потепление и засуху в Северной Америке и преуменьшают засуху в большинстве других регионов умеренных широт. Высказаны идеи, которые могут помочь направить усилия по адаптации и усовершенствованию моделей.

Попытки предвидеть и адаптироваться к будущему климату могут выиграть от исторического опыта. Авторы изучили агроклиматические условия за последние 50 лет для пяти основных культур по всему миру. В большинстве регионов наблюдалось быстрое потепление относительно межгодовой изменчивости, при этом 45% летних и 32% зимних посевных площадей потеплели более чем на два среднеквадратических отклонения (σ). Дефицит давления пара, ключевой фактор водного стресса растений, также увеличился в большинстве регионов умеренных широт, но не в тропиках. Тенденции осадков, хотя и важные в некоторых местах, в целом были ниже 1σ. Результаты исторических климатических моделей показывают, что наблюдаемые изменения климата были бы хорошо предсказаны моделями, работающими с историческими воздействиями, но с двумя основными сюрпризами: i) модели существенно переоценивают объём потепления и высыхания, испытываемых летними культурами в Северной Америке, и ii) модели недооценивают увеличение дефицита давления пара в большинстве регионов возделывания сельскохозяйственных культур в умеренных широтах. Связывая агроклиматические данные с урожайностью сельскохозяйственных культур, авторы пришли к заключению, что климатические тенденции привели к тому, что текущая мировая урожайность пшеницы, кукурузы и ячменя оказалась на 10, 4 и 13% ниже, чем она могла бы быть в противном случае. Эти потери, вероятно, превысили эффект от увеличения концентрации CO₂ за тот же период, тогда как обратная ситуация имела место для сои и риса. Совокупные глобальные потери урожая очень похожи на то, что предсказывали модели, причём два указанных выше смещения в значительной степени компенсируют друг друга. Смещения результатов климатических моделей в воспроизведении тенденций дефицита давления пара могут частично объяснить неэффективность некоторых адаптаций, предсказанных модельными исследованиями, таких как переход фермеров на сорта с более длительным сроком созревания.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2502789122

В наборе данных представлены глобальные береговые линии, карты вероятности появления воды и приливные зоны, полученные из большой коллекции многоспектральных изображений спутников Maxar (ранее DigitalGlobe) в период с 2009 по 2023 гг. Извлечённые береговые линии соответствуют средней высоте прилива всех полученных изображений в определённом месте, при этом смоделированная высота прилива включена в продукт. Эти продукты предоставляются с высоким пространственным разрешением 2 м по всему миру. Продукты береговой линии сравниваются со стандартными продуктами береговой линии от NOAA. Данные о вероятности появления воды и береговой линии используются для создания прибрежных приливных зон, которые представляют собой горизонтальную протяжённость водного покрова во время перехода от отлива к приливу. Приливные зоны — это динамические регионы, которые можно признать чувствительными прибрежными районами к изменениям уровня моря. Обнаружена самая большая приливная зона в юго-центральной части Аляски, общей площадью 124,7 км² и шириной 3,8 км. Продукт береговой линии высокого разрешения может поддерживать управление прибрежными ресурсами и планирование, а также изменения береговой линии, соответствующие повышению уровня моря.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-05180-9

Атмосферные реки переносят тепло и влагу из более низких широт в Арктику, способствуя потере морского льда. Поскольку потепление климата и сокращение протяжённости морского льда продолжаются, понимание того, как развиваются арктические атмосферные реки, имеет важное значение. Хотя исследования показывают увеличение числа арктических атмосферных рек и штормов, всестороннее понимание их изменяющегося поведения, сезонных закономерностей и воздействия на морской лёд остаётся неполным. В этом исследовании изучаются изменяющаяся динамика арктических атмосферных рек в ответ на потепление климата, движущие силы этих изменений и их влияние на морской лёд. Используя модель Community Earth System Model, Version 2 (CESM2), авторы обнаружили, что CESM2 эффективно воспроизводит арктические атмосферные реки по сравнению с ERA5. Для анализа атмосферных рек в различных климатических условиях были применены три метода обнаружения: использование текущих климатических порогов, масштабирование порогов с прогнозируемыми будущими изменениями влажности и расчёт уникальных порогов для каждого десятилетия. Полученные результаты показывают увеличение частоты и интенсивности атмосферных рек в будущем, причём изменения в значительной степени зависят от выбранного определения атмосферных рек. В зависимости от метода установлено, что увеличение частоты атмосферных рек составляет от 30%–50% до 400% или даже показывает снижение в некоторых регионах. Осенью и зимой в Северной Атлантике наблюдается увеличение частоты атмосферных рек, в то время как более интенсивные атмосферные реки имеют место в северной части Тихого океана летом. Также исследовано влияние будущих атмосферных рек на морской лёд, при этом обнаружено суммарное увеличение потери морского льда, особенно зимой и весной. Степень потери морского льда очень чувствительна к используемому методу обнаружения атмосферных рек.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024JD042521

Картирование загрязнения воздуха с высоким пространственным разрешением имеет важное значение для понимания, управления и смягчения неблагоприятных последствий загрязнения воздуха. Текущие подходы к мониторингу загрязнения воздуха страдают от ограниченного пространственного охвата и разрешения. Искусственный интеллект имеет большие перспективы для решения этих проблем, однако его применение в мониторинге загрязнения воздуха остаётся на начальной стадии, сталкиваясь с ограниченной переносимостью в отношении маркированных и неравномерно распределённых данных низкого качества. Здесь авторы представили функцию знакового расстояния Height-Field (HF-SDF), инновационное неявное трёхмерное представление, для реконструкции карт концентрации загрязнения воздуха из грубых, неполных данных, что обеспечивает как обширный пространственный охват, так и результаты мелкого масштаба с мощной переносимостью. HF-SDF изучает непрерывную и переносимую модель картирования, интегрирующую сеть автодекодера с геометрическим ограничением, предлагая гибкое разрешение. Оценка использует данные реанализа и спутниковые наблюдения, достигая показателей точности 96% и 91% соответственно. HF-SDF открывает огромные перспективы в совершенствовании мониторинга загрязнения воздуха, предоставляя информацию о пространственной неоднородности распределения загрязнений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-025-01044-6

Глобальный рост растительности динамически зависит от гидрологических процессов и регулируется ими. Понимание реакций растительности на динамику наземных запасов воды имеет решающее значение для прогнозирования устойчивости экосистем и руководства управлением водными ресурсами в условиях изменения климата. В этом исследовании изучались глобальные реакции растительности на аномалию наземных запасов воды с использованием наборов данных нормализованного вегетационного индекса NDVI и аномалий наземных запасов воды с января 2004 года по декабрь 2023 года. Авторы предложили метод анализа временного лага Пирсона-ACF, сочетающий динамическое управление окнами и повышенную точность для захвата пространственных корреляций и эффектов временного лага в реакциях растительности на изменения наземных запасов воды. Результаты показали следующее: (1) Положительные корреляции NDVI и аномалий наземных запасов воды были заметны в низкоширотных тропических регионах, тогда как отрицательные реакции наблюдались в основном к северу от 30° с. ш. и в южноамериканских тропических лесах, охватывающих 38,96% мировых земель с растительностью. (2) Модели реагирования различались в зависимости от типа растительности: кустарники, луга и пахотные земли демонстрировали короткие задержки (1–4 месяца), в то время как древесный покров, травянистые водно-болотные угодья, мангровые заросли, мох и лишайники обычно демонстрировали отсроченные реакции (8–9 месяцев). (3) Значительная двунаправленная причинность по Грейнджеру была выявлена ​​в 16,39% растительных регионов, в основном в Восточной Азии, центральной части Северной Америки и центральной части Южной Америки. Эти результаты подчеркнули жизненно важную роль растительности в глобальном водном цикле, что подтверждает прогнозирование растительности, планирование водных ресурсов и адаптивное управление водными ресурсами в регионах с дефицитом воды.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/17/10/1701

Климатические модели дают самые разные прогнозы относительно того, что произойдет с этим важным океаническим течением, но большинство из них предсказывают, что оно ослабеет или прекратится.

По мере того как пресная вода от таяния ледников, речного стока и осадков попадает в Северный Ледовитый океан, круговое течение, называемое круговоротом Бофорта, удерживает её у поверхности, медленно выпуская воду в Атлантический океан в течение десятилетий. Рост глобальных температур может ослабить ветровые режимы, поддерживающие его вращение, что способно замедлить или даже остановить течение и высвободить поток пресной воды с объёмом, сопоставимым с объёмом Великих озёр. Этот потоп охладит и опреснит окружающие Северный Ледовитый океан и Северную Атлантику, повлияв на морскую жизнь и рыболовство и, возможно, нарушив погодные условия в Европе.

Атанас и др. (Athanase et al.) проанализировали структуры циркуляции круговорота Бофорта, используя 27 климатических моделей из проекта CMIP6, которые легли в основу последнего отчёта Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК).

Прежде чем попытаться предсказать будущее поведение круговорота, исследователи обратились к прошлому. Чтобы оценить, насколько хорошо модели CMIP6 отражают поведение круговорота, они сравнили данные того, как круговорот вёл себя на самом деле, с расчётами моделей CMIP6 того, как он себя вёл, учитывая известные условия в океане и атмосфере.

Оказывается, большинство моделей CMIP6 не очень хорошо отражают поведение круговорота. Некоторые модели не предсказывали никакой циркуляции, когда она явно имела место. Другие переоценивали площадь или силу круговорота, смещали его слишком далеко на север или неточно оценивали толщину морского льда в круговороте. Одиннадцать моделей дали оценки толщины морского льда, которые исследователи назвали «неприемлемыми».

Несмотря на эти проблемы, исследователи продвинулись вперёд, используя 18 моделей CMIP6, которые наиболее точно отражали истинное поведение круговорота, чтобы предсказать, как циркуляция может измениться при двух будущих сценариях выбросов: промежуточных и высоких. Большинство протестированных моделей показали, что циркуляция круговорота значительно снизится к концу этого столетия, но их прогнозы относительно точного времени начала этого процесса варьировались от 2030-х до 2070-х годов. Три модели предсказывали, что круговорот вообще не прекратит вращение.

Круговорот, скорее всего, исчезнет, ​​если выбросы останутся высокими, но он может стабилизироваться как меньший круговорот, если выбросы будут только умеренными, обнаружили исследователи. Несмотря на существенную неопределённость, результаты являются напоминанием о том, что когда дело доходит до предотвращения самых разрушительных последствий изменения климата, «каждая доля градуса имеет значение», пишут они.
(Journal of Geophysical Research: Oceans, https://doi.org/10.1029/2024JC021873, 2025)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/the-uncertain-fate-of-the-beaufort-gyre

В работе оценивается, как три города в разных климатических условиях (Финикс, Торонто и Майами) могут лучше всего адаптироваться к всё более распространённым и интенсивным волнам тепла. Оцениваются влияние уличных деревьев, прохладных крыш (крыш с нанесённым на поверхность кровли специальным жидким составом), зелёных крыш, солнечных панелей на крышах и отражающих тротуаров на наружный тепловой стресс, потребление энергии для кондиционирования воздуха и вентиляцию загрязненного воздуха во время современных и будущих волн тепла. Уличные деревья затеняют пешеходов, снижая тепловой стресс в четыре раза эффективнее, чем любая другая стратегия. Солнечные панели на крыше с накоплением энергии могут генерировать достаточно энергии для систем кондиционирования воздуха. Прохладные и зелёные крыши умеренно улучшают результаты, в отличие от прохладных тротуаров. Там, где влияние выбросов на качество воздуха на уровне улицы вызывает меньше беспокойства, сочетание уличных деревьев и солнечных панелей на крыше является оптимальным во всех исследованных городах.

Во всём мире города сталкиваются с растущей экстремальной жарой, влияющей на комфорт, здоровье людей и потребление энергии. Стратегии адаптации к теплу на основе инфраструктуры могут улучшить эти результаты, но каждая стратегия имеет уникальное сочетание преимуществ и недостатков. Здесь авторы применили урбанизированную метеорологическую модель (WRF) с новой интегрированной многослойной моделью уличных деревьев BEP-Tree для динамического даунскейлинга прогнозов модели земной системы и трёхмерную модель микроклимата (TUF-Pedestrian) для воспроизведения радиационной среды уличного масштаба, влияющей на пешеходов. Оценивалась эффективность пяти стратегий адаптации к теплу (уличные деревья, прохладные крыши, зелёные крыши, фотоэлектрические элементы на крышах и отражающие покрытия) во время экстремальных тепловых явлений в трёх городах с контрастным фоновым климатом (Торонто, Финикс и Майами) в современных и прогнозируемых на конец века климатических условиях на основе трёх показателей: тепловой стресс на открытом воздухе, энергопотребление для кондиционирования воздуха и вентиляция загрязнения воздуха транспортными средствами. Ни одна отдельная стратегия адаптации не улучшает все три результата. В то время как уличные деревья подавляют вентиляцию, они снижают наружный тепловой стресс в четыре раза эффективнее, чем следующая лучшая стратегия за счёт затенения, полностью компенсируя увеличение теплового стресса в климатическом сценарии с высоким уровнем выбросов в конце века во всех исследуемых городах. Прохладные крыши и зелёные крыши умеренно снижают тепловой стресс и потребление энергии. В качестве альтернативы, фотоэлектрические панели на крыше с накоплением энергии могут генерировать достаточно энергии для охлаждения пространства, но оказывают незначительное влияние на тепловой стресс. Светоотражающие покрытия наименее эффективны по всем показателям. Там, где вентиляция выбросов на уровне улицы вызывает меньшую озабоченность, полученные результаты явно подтверждают сочетание уличных деревьев и фотоэлектрических панелей на крыше как весьма взаимодополняющее и эффективное средство адаптивного смягчения в разных климатических условиях и с разной плотностью населения.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2411144122

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