Глобальный углеродный проект (Global Carbon Project, GCP) ежегодно составляет обновлённый глобальный углеродный бюджет, синтезируя современные оценки антропогенных выбросов CO₂, поглощения CO₂ сушей и океаном, а также темпов роста концентрации CO₂ в атмосфере. Разность между этими показателями, называемая дисбалансом глобального углеродного бюджета, отражает совокупную неточность оценок отдельных компонентов. Предполагается, что темпы роста, полученные на основе наблюдений за отношением смеси на поверхности в пограничном слое морской среды, являются высокоточными. Следовательно, оценки поглощения CO₂ сушей и океаном, полученные с помощью моделей, рассматриваются как основной источник дисбаланса. В данной работе авторы показывают, что при использовании оценок темпов роста в пограничном слое морской среды для представления всей атмосферы возникают существенные расхождения. Исправление этого расхождения с использованием оценок инверсии атмосферного потока снижает среднеквадратический дисбаланс в 0,76 ПгС год⁻¹ (из отчёта GCP за 2023 год) на величину до 25%. Дальнейшее исследование метрики дисбаланса между отчётами GCP за 2017 и 2023 годы показывает снижение дисбаланса в результате обновления каждого компонента углеродного бюджета, что приводит к общему снижению на 16%. Эти снижения предоставляют количественные доказательства улучшений в моделях и оценках выбросов кадастра, обусловленных улучшенными данными о воздействии и включением новых процессов углеродного цикла. В целом, сообщается о снижении среднеквадратичного дисбаланса на 37%, с 0,91 до 0,57 ПгС год⁻¹, между отчётами GCP за 2017 и 2023 годы путём объединения улучшений модели и кадастра с поправками на скорость роста концентрации СО2 в атмосфере. Эти результаты свидетельствуют о том, что модели процессов на суше и в океане точнее, чем считалось ранее, и что научное понимание углеродного цикла Земли улучшается.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-61588-2

Надёжные прогнозы изменений состояния береговой линии критически важны для устойчивого управления прибрежными зонами. Несмотря на достижения в области моделирования состояния береговой линии, объективный бенчмаркинг* остаётся ограниченным. Здесь представлены результаты ShoreShop2.0, международного совместного семинара по бенчмаркингу, на котором 34 группы представили прогнозы изменений состояния береговой линии в «слепом» конкурсе. Подмножества данных наблюдений за состоянием береговой линии на неуказанном участке (BeachX) за короткие (5 лет) и средние (50 лет) периоды были скрыты от разработчиков моделей и использованы для сравнительного анализа моделей. Используя наборы спутниковых данных о состоянии береговой линии для калибровки и оценки, наиболее эффективные модели достигли точности прогнозов порядка 10 м, что сопоставимо с точностью спутниковых данных о состоянии береговой линии, это свидетельствует о том, что некоторые пляжи можно моделировать практически так же хорошо, как и наблюдать за ними дистанционно. Результаты этого совместного сравнительного конкурса критически оценивают современное состояние дел в области прогнозирования изменений береговой линии, а также выявляют ограничения моделей, способствуют усовершенствованиям и предлагают идеи для расширения возможностей прогнозирования береговой линии.

*Бенчмаркинг— это процесс сравнения ключевых показателей с эталонами, чтобы выявить возможности для улучшения. 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02550-4

 
Спутниковые инверсии предоставляют ценную информацию о потоках метана (CH₄), однако усвоение общих мольных долей CH₄ (XCH₄), усреднённых по столбу сухого воздуха, оказалось сложной задачей. В данном исследовании впервые исследуется потенциал новых данных GOSAT о парциальном столбе в нижней тропосфере (pXCH₄_LT), полученных Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA), для ограничения глобальных и региональных потоков CH₄. Используя атмосферную инверсионную модель CarbonTracker Europe-CH₄ (CTE-CH₄), авторы оценили потоки CH₄ в период с 2016 по 2019 гг., ассимилируя данные JAXA/GOSAT pXCH₄_LT и XCH₄, а также данные наблюдений CH₄ на поверхности Земли независимо друг от друга. Потоки CH₄ в Северном полушарии, полученные из данных pXCH4_LT, были аналогичны оценкам из наземных наблюдений, но были занижены примерно на 35 Тг CH₄ в год (∼6% от глобального значения) с использованием данных XCH₄. Для Южного полушария оценки, полученные из обеих инверсий GOSAT, были примерно на 15–30 Тг CH₄ в год выше, чем из наземных данных. Оценки по независимым данным, полученным в ходе самолётной кампании Atmospheric Tomography Mission, оказались в хорошем согласии в содержании CH₄ в нижней тропосфере из инверсий с использованием pXCH₄_LT и наземными данными. Однако смоделированные градиенты север-юг, полученные из этих инверсий, показали значительную переоценку в верхней тропосфере и стратосфере, возможно, из-за относительно однородного распределения контролирующего стоки метана OH между полушариями. В целом авторы пришли к выводу, что использование данных JAXA/GOSAT pXCH₄_LT демонстрирует значительный потенциал в ограничении глобальных и региональных потоков CH₄, углубляя понимание бюджета CH₄.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/25/7829/2025/

Глобальные климатические модели играют важную роль в климатических прогнозах, но часто демонстрируют смещения, особенно в представлении экстремальных значений и многомерных зависимостей, что ограничивает их применение при оценке воздействия. Традиционные методы коррекции смещения, такие как квантильное картирование, учитывают маргинальные распределения, но не позволяют корректировать совместные экстремальные значения и связи между переменными. Для решения этих проблем авторы предлагают полную коррекцию плотности с использованием нормализующих потоков (Complete Density Correction using Normalizing Flows, CDC-NF) – новый метод, использующий обратимые преобразования для корректировки полного совместного распределения результатов глобальных климатических моделей. Используя данные наблюдений из ежедневных прогнозов NOAA nClimGrid и глобальных климатических моделей CMIP6, они применили метод CDC-NF с ежедневным временным разрешением к результатам по осадкам и максимальной температуре из прогнозов глобальных климатических моделей CMIP6. По сравнению с традиционными методами оценки влияния климата (коррекции смещения), CDC-NF продемонстрировал существенное улучшение расстояния Вассерштейна, среднеквадратичной ошибки и процентного смещения, особенно для 90-го процентиля экстремальных значений. Кроме того, он сохранил структуру взаимной корреляции, повысив надёжность моделирования сложных экстремальных значений. CDC-NF представляет собой значительный шаг вперёд в области оценки влияния климата, предоставляя надёжную основу для устранения смещений в глобальных климатических моделях и улучшения исследований воздействия на климат в условиях меняющегося климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-05478-8

Более 30 лет исследования по обнаружению и атрибуции (detection and attribution, D&A) служили основой для ключевых выводов в международных и национальных оценках климатологии, предоставляя убедительные доказательства реальности и серьёзности антропогенного воздействия на глобальный климат. В начале XXI века методы D&A были адаптированы для оценки вклада изменения климата в долгосрочные тенденции в процессах земной системы и экстремальных погодных явлениях. В последнее время исследования по атрибуции количественно оценили воздействие изменения климата на здоровье и экономику. Авторы предлагают практические рекомендации для междисциплинарного сотрудничества между специалистами в области здравоохранения, климата и других соответствующих научных дисциплин, а также заинтересованными сторонами, в разработке, проведении, интерпретации и представлении надёжных и политически значимых атрибуционных анализов последствий для здоровья человека. Эти рекомендации стали результатом обсуждений между экспертами в области здравоохранения и климатологии. Рекомендуемые шаги включают совместную разработку исследовательских вопросов между дисциплинами; создание междисциплинарной аналитической команды с фундаментальной базой в основных дисциплинах; конструктивное взаимодействие с соответствующими заинтересованными сторонами и лицами, принимающими решения, для определения надлежащего дизайна исследования и аналитического процесса, включая определение события или тенденции воздействия; выявление, визуализацию и описание эффектов в причинно-следственной связи от воздействия погодных/климатических переменных до интересующих результатов для здоровья; выбор соответствующих контрфактуальных климатических данных и, где применимо, оценка эффективности моделей воздействия климата и здоровья, используемых в исследованиях D&A; количественная оценка приписываемых изменений климатических переменных; количественная оценка приписываемых воздействий на здоровье в контексте других детерминант воздействия и уязвимости; и представление ключевых результатов, включая описание того, как рекомендации были включены в аналитический план. Внедрение руководства принесёт пользу различным заинтересованным сторонам, включая исследователей, спонсоров исследований, политиков и участников климатических судебных разбирательств за счёт гармонизации методов и повышения уверенности в результатах.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-025-03976-7

Городская жилая застройка влияет на местный микроклимат и тепловой комфорт человека. Данное исследование объединяет эмпирические данные о микроклимате с данными дистанционного зондирования о сомкнутости древесного полога, размерах участков под застройку, проницаемости поверхностей и цвете крыш для изучения тепловых различий между тремя недавно построенными и тремя уже существовавшими жилыми пригородами в Западном Сиднее, Австралия. В уже построенных районах были большие участки под застройку и взрослые деревья на улицах, в то время как в недавно застроенных пригородах участки были меньше и растительный покров был ограничен. Данные о микроклимате собирались летом 2021 года как в период сильной жары, так и в условиях отсутствия сильной жары при полном солнце. Измерялись температура воздуха, относительная влажность, скорость ветра и температура влажного термометра как индекс теплового стресса. Максимальная суточная температура воздуха достигала 42,7 °C в новых пригородах по сравнению с 39,3 °C в уже существующих (p < 0,001). Уровни температуры влажного термометра во время аномальной жары в новых пригородах соответствовали категории «крайняя осторожность», в то время как в уже существующих оставались в диапазоне «осторожность». Эти результаты подчёркивают преимущества обширных зелёных зон, проницаемых поверхностей и более светлых цветов крыш в условиях воздействия городской жары. Поддержание взрослых деревьев и отказ от тёмных крыш могут значительно снизить летнюю жару и повысить тепловой комфорт на открытом воздухе в различных условиях. Результаты этой работы могут помочь в разработке подходов «снизу вверх» к городскому проектированию с учётом климата, где осведомленные домовладельцы могут влиять на результаты развития.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/16/8/899

Лесные пожары выбрасывают загрязняющие вещества, такие как мелкодисперсные частицы (PM_2,5) и предшественники озона (O₃), которые могут негативно влиять на качество воздуха. Для лучшего понимания процессов, непосредственно влияющих на перенос дыма и химический состав дымового шлейфа, в данном исследовании использовалась сопряжённая модель «пожар-атмосфера» (WRF-SFIRE-Chem) для количественной оценки вклада дыма от лесных пожаров в концентрацию O₃ относительно региональных антропогенных выбросов. Совместное моделирование «пожар-атмосфера-химия» также использовалось для изучения того, как обратные связи аэрозольного излучения, то есть затенение дыма, влияют на перенос дыма и химический состав дымового шлейфа. В данном исследовании изучался крупный эпизод задымления, произошедший во время рекордного сезона лесных пожаров на западе США в 2020 году. В целом, WRF-SFIRE-Chem удалось воспроизвести эволюцию регионального дымового шлейфа для случая задымления в августе 2020 года. Моделирование чувствительности от WRF-SFIRE-Chem показывает, что вклад в концентрацию O₃ от дыма лесных пожаров (21 ± 4,4 млрд^-1) был намного больше, чем увеличение концентрации O₃ от региональных антропогенных источников выбросов (11 ± 1,3 млрд^-1). Затенение дымом также оказало большое влияние на метеорологию, где поступающая солнечная радиация и температура на уровне 2 м под дымовым шлейфом уменьшились примерно на 400 Вт м⁻² и 4 °C соответственно. Затенение дымом также изменило перенос дыма и снизило концентрацию O₃ в дымовом шлейфе до 10 млрд^-1. Эти результаты предполагают, что могут происходить значительные увеличения концентрации O₃ даже при отсутствии региональных антропогенных выбросов. Это исследование также подчёркивает важность учёта затенения дымом в транспортно-химических моделях, что оказалось важным в контексте как переноса дыма, так и фотохимии шлейфа.

Ссылка: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1352231025003796

Широкомасштабные изменения приповерхностной многолетней мерзлоты в северных экосистемах происходят в результате постепенного оттаивания сверху вниз и более резкого локального развития термокарста. Оба типа оттаивания связаны с потерей экосистемных услуг, включая гидротермическую и механическую стабильность почв и долгосрочное хранение углерода. В данной работе авторы проанализировали взаимосвязи между сосудистым подлеском, базальным слоем мха, толщиной активного слоя и потоками парниковых газов вдоль градиента оттаивания от торфяного плато многолетней мерзлоты до талого болота во внутренних районах Аляски. Они использовали толщину активного слоя для определения четырёх отдельных стадий оттаивания: стабильной, ранней, промежуточной и развитой, и выявили ключевые таксоны растений, служащие надёжными индикаторами каждой стадии. Опережающее таяние с более толстым деятельным слоем и более развитыми термокарстовыми образованиями было связано с увеличением обилия злаков и сфагновых мхов, но снижением видового богатства растений и обилия эрикоидов, а также значительным увеличением эмиссии метана. Раннее таяние, характеризующееся утолщением деятельного слоя без развития термокарста, совпало с уменьшением эрикоидного покрова и видового богатства растений, а также увеличением эмиссии CH₄. Эти результаты показывают, что ранние стадии таяния, до формирования термокарстовых образований, связаны с отчётливыми изменениями растительности и влажности почвы, приводящими к резкому увеличению эмиссии метана, которая затем сохраняется за счёт проседания поверхности земли и образования болот с провалами. Текущее моделирование торфяников многолетней мерзлоты будет недооценивать эмиссию углерода от её таяния, если эти связи между растительным сообществом, нелинейной динамикой деятельного слоя и потоками углерода из возникающих протаивающих образований не будут включены в рамки моделирования.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024JG008639

Вода в реках Земли распространяется волнами в пространстве и времени по гидрографическим сетям. Детальное понимание динамики рек в глобальном масштабе необходимо в целях получения точных данных о запасах и потоках поверхностных вод для поддержки управления водными ресурсами, прогнозирования и смягчения последствий стихийных бедствий, связанных с водой. Глобальные данные in situ о речном стоке имеют решающее значение для поддержки таких исследований, но их по-прежнему сложно получить в адекватных пространственно-временных масштабах, если они вообще существуют. Многие ожидания возлагаются на методы дистанционного зондирования как на ключевой инструмент. Однако, несмотря на быстрое расширение возможностей спутников, остаётся неясным, какие временные интервалы, пространственное покрытие, площадь зоны охвата, пространственное разрешение, точность наблюдений, время задержки и интересующие нас переменные, получаемые со спутников, наилучшим образом подходят для регистрации распространения воды в реках в пространстве и времени. Кроме того, способность численных моделей компенсировать разреженность данных посредством объединения данных с модельными оценками остаётся неясной. Авторы рассматривают недавние усилия по выявлению типа дистанционных наблюдений, которые могли бы улучшить понимание и представление динамики рек. Ключевые приоритеты включают: (a) разрешение узких водоёмов (менее 50–100 м), (б) дальнейший анализ точности сигнала в зависимости от гидрологической изменчивости и соответствующих технологий (оптические/SAR-изображения, альтиметрия, микроволновая радиометрия), (в) достижение интервалов наблюдений 1–3 дня, (г) использование ассимиляции данных и многоспутниковых подходов с использованием существующих комплексов, и (д) измерение новых переменных для точной оценки расхода воды. Авторы рекомендуют ориентированную на гидрологию многоцелевую систему наблюдений, включающую: (a) передовую одно- или двухспутниковую миссию для расширенных измерений поверхностных вод и (б) комплекс экономически эффективных спутников для изучения динамических процессов.

Ссылка: https://agupubs.pericles-prod.literatumonline.com/doi/10.1029/2024RG000871

Метод компьютерного зрения, модифицированный для сканирования данных климатических моделей, помогает учёным предсказывать, где и когда в будущем произойдут резкие климатические изменения.

В связи с глобальным ростом температуры, сокращением биоразнообразия и повышением уровня моря учёные обеспокоены вероятностью резких климатических изменений, особенно в чувствительных подсистемах климатической системы, таких как тропические леса Амазонки, морские льды Антарктиды и Тибетское нагорье. Резкие изменения могут проявляться, например, в виде значительных и внезапных изменений интенсивности осадков в муссонной системе, таяния льдов в Антарктиде или таяния многолетней мерзлоты в Северном полушарии.

Терпстра и др. (Terpstra et al.) стремились выявить резкие изменения, которые могут произойти в будущем, сосредоточившись на климатических подсистемах, обсуждаемых в докладе «Глобальные переломные моменты 2023 года». Группа проанализировала результаты 57 моделей, полученные в рамках шестой фазы проекта сравнения сопряжённых моделей (CMIP6). Все модели следовали сценарию изменения климата на протяжении 150 лет, при котором концентрация углекислого газа ежегодно увеличивалась на 1%, пока не достигла четырёхкратного доиндустриального уровня.

Затем они применили к смоделированным климатическим данным метод обнаружения границ Кэнни, изначально созданный для выявления границ на компьютерных изображениях. В данном случае они использовали его для обнаружения границ, или точек во времени и пространстве, где в течение десятилетия происходили резкие изменения 82 переменных, таких как солёность поверхности моря, влажность почвы и масса углерода в растительности и почве. В предыдущих исследованиях использовался аналогичный метод для сканирования границ в климатических данных, но не в масштабе подсистем.

Хотя исследователи наблюдали большие различия между модельными оценками, 48 из 57 моделей показали резкий сдвиг по крайней мере в одной подсистеме за моделируемый период. Муссонные системы оказались выбросами: только одна модель указала на резкий сдвиг летнего индийского муссона, и ни одна не указала на резкие сдвиги южноамериканских и западноафриканских муссонов.

Они также обнаружили, что чем более выраженное глобальное потепление моделировалось, тем выше была вероятность резких сдвигов. При превышении средней доиндустриальной температуры на 1,5 °C (целевого предела, установленного Парижским соглашением по климату) исследователи обнаружили, что 6 из 10 изученных климатических подсистем продемонстрировали масштабные резкие сдвиги в нескольких моделях.
(AGU Advances, https://doi.org/10.1029/2025AV001698, 2025)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/abrupt-climate-shifts-likely-as-global-temperatures-keep-rising