Мезомасштабные водовороты доминируют в энергетике океана, изменяют перенос массы, тепла и пресной воды, а также первичной продукции в верхних слоях океана. Однако возможности прогнозирования для мезомасштабов океана в текущих операционных моделях ограничены сроками короче 10 дней: воспроизводящие вихри модели океана с разрешением по горизонтали менее 10 км в средних широтах представляют мезомасштабную динамику, но мезомасштабные начальные условия трудно согласовать с доступными данными наблюдений. Авторы анализируют набор модельных расчётов океана с высоким (1/25°) и более низким (1/12,5°) разрешением и сравнивают его с модельным ансамблем с более низким разрешением. Показано, что ансамблевой прогноз значительно расширяет предсказуемость мезомасштабов океана до 20-40 дней. Также обнаружено, что недостатки прогнозирования в детерминированных моделях океана, усваивающих данные, объясняются высокой неопределённостью исходного местоположения и прогноза мезомасштабных характеристик. Ансамблевое моделирование учитывает эту неопределённость и отфильтровывает соответствующие масштабы. Авторы предлагают принимать во внимание достижения в ансамблевом анализе и прогнозировании при моделировании океана с высоким разрешением.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-021-00151-5

Ученые из Карлова университета (Чехия) предупреждают, что выбросы парниковых газов приводят к сокращению стратосферы Земли со скоростью 100 м за десятилетие и это может иметь серьезные последствия для спутниковых систем и GPS.

Исследование принято к публикации в журнале Environmental Research Letters, коротко о нем рассказывает Daily Mail.

Исследователи обнаружили, что стратосфера (область атмосферы на высоте от 11 до 50 км) сокращается как минимум с 1980 года. С этого времени стратосфера уже уменьшилась на 400 м. Возможно, процесс начался и раньше, но более ранние данные ограниченны: до 1980-х годов, когда были запущены спутники для наблюдения за Землей, информация из высоких слоев атмосферы не собиралась.

«Мы показываем, что стратосфера значительно сократилась за последние десятилетия и что основной движущей силой этого является увеличение концентрации выбросов парниковых газов», — сообщили исследователи.

Команда предсказывает, что в течение следующих 60 лет, согласно текущим прогнозам изменения климата, верхняя часть стратосферы может сократиться на 4%, еще на 975 м, чего будет достаточно, чтобы подвергнуть опасности работу некоторых спутников.

«Если сжимающаяся стратосфера опустит все слои атмосферы над собой, низковысотные спутники будут испытывать снижение сопротивления воздуха, что может изменить их траектории», — заявили исследователи и добавили, что «любое изменение высоты электрически заряженного слоя может изменить передачу радиоволн».

Это может повлиять на точность глобальных систем позиционирования, таких как GPS, а также на передачу радиосигналов по всей планете.

Ученые также отметили, что поскольку к сжатию приводят выбросы парниковых газов, этот эффект может продолжаться еще долго даже после восстановления озонового слоя.

Ссылка: https://naukatv.ru/news/uchenye_predupredili_chto_stratosfera_zemli_sokraschaetsya_izza_izmenenij_klimata

Более 10 лет климатологи исследовали провокационную идею: по мере таяния арктического морского льда и потепления полярной атмосферы ветровые завихрения, блокирующие холодный арктический воздух, могут ослабнуть, позволяя ему распространяться дальше на юг. Но эта идея давно вызвала скептицизм у многих исследователей. Представленное всестороннее модельное исследование этой связи нанесло самый тяжёлый удар: даже после огромной потери морского льда, ожидаемой к середине столетия, полярное струйное течение будет ослабевать лишь незначительно - самое большее лишь на 10% от его естественных колебаний. И в современных условиях влияние потери льда на зимнюю погоду незначительно, говорится в материалах проекта PAMIP (Polar Amplification Model Intercomparison Project). Более 100 учёных использовали множество стандартизированных климатических моделей, чтобы исследовать этот вопрос. Но по мере проведения эксперимента стало также очевидно, что быстрое потепление в Арктике в меньшей степени связано с потерей морского льда и больше с проникновением тёплых воздушных масс с юга - фактор, который PAMIP не исследовал.

 

Ссылка: https://science.sciencemag.org/content/372/6543/668

Исчезновение морского льда в Арктике является следствием антропогенного глобального потепления и само по себе может быть движущей силой изменения климата в Арктике и в более низких широтах, при этом минимумы площади морского льда, вероятно, способствуют экстремальным явлениям в Европе и Северной Америке. Тем не менее, роль морского льда в продолжающемся изменении климата остается неопределённой, отчасти из-за ограниченного понимания того, влияет ли и, если да, то как точное географическое распределение потери морского льда на климат. Авторы демонстрируют, что реакция климата на потерю морского льда может широко варьироваться в зависимости от характера изменения морского льда, и показывают, что это связано с наличием атмосферного механизма обратной связи, усиливающего местные и удалённые сигналы, когда происходит расширение масштаба потерь морского льда. Таким образом, исследование подчёркивает необходимость улучшения описания пространственной структуры морского льда в будущем при оценке его воздействия на климат в Арктике и за её пределами.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-021-00183-w

Большинство исследований по отслеживанию и объяснению изменения климата сосредоточено на средней или экстремальной температуре или осадках, не обращая внимания на долгосрочные изменения характеристик засухи. Авторы приводят доказательства того, что антропогенное воздействие повлияло на взаимосвязанные метеорологические характеристики засухи. Используя индексы SPI (Стандартизированный индекс осадков) и SPEI (Стандартизированный индекс осадков и эвапотранспирации)*, полученные на основе расчётов ансамбля из девяти моделей CMIP6 (с использованием трёх реализаций на каждую модель), они показывают, что присутствие антропогенного воздействия увеличило частоту, максимальные продолжительность и интенсивность засух, наблюдаемых в большей части Северной и Южной Америки, Африки и Азии. Учитывая отдельно воздействия парниковых газов и антропогенных аэрозолей, авторы подчёркивают, что региональные балансы между двумя основными воздействиями внесли свой вклад в характер высыхания, обнаруженный в приводимых результатах. В целом дана всесторонняя характеристика влияния антропогенного воздействия на характеристики засухи, обеспечивая важные перспективы относительно роли воздействий в движущих силах изменений в явлениях засухи.

*См. подробнее: https://www.droughtmanagement.info/literature/WMO-GWP-Drought-Indices_ru_2016.pdf
Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-021-22314-w

Сведение к минимуму рисков и последствий изменения климата требует ограничения глобального повышения температуры не более чем на 1,5°C по сравнению с доиндустриальными уровнями, в то время как сложность сокращения выбросов углерода необходимыми темпами увеличивает вероятность невыполнения этого целевого показателя. Используя модель земной поверхности JSBACH, авторы показывают, что экосистемам высоких широт и состоянию почв, затронутых многолетней мерзлотой, требуется несколько столетий, чтобы приспособиться к атмосферным условиям, возникающим при целевом значении 1,5°C. Здесь временное потепление Арктики влечёт за собой важные унаследованные эффекты, и авторами показано, что обратная связь между водным, энергетическим и углеродным циклами допускает множественные устойчивые состояния в районах многолетней мерзлоты, которые различаются в зависимости от физического состояния почвы, концентрации в ней углерода и поглощения и высвобождения углерода грунтом. Устойчивые состояния зависят от содержания органического вещества в почве в точке стабилизации климата, на которое в значительной степени влияет потеря углерода в почве, вызванная выбросами.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-021-23010-5

В новом бюллетене Всемирной Метеорологической Организации по аэрозолям исследуется влияние сжигания биомассы (лесные пожары и открытое сжигание для сельского хозяйства) на климат и качество воздуха. Он охватывает эпизоды лесных пожаров в Австралии 2019/2020 гг., торфяных пожаров в Индонезии 2015 г. и перенос дыма от северных лесных пожаров в Арктику.

Во всём мире пожарная активность постоянно сохраняется в течение года, и во многих регионах мира есть относительно чётко определённые сезоны пожаров, которые существенно не меняются от года к году. Как правило, это наиболее очевидно в тропических регионах, где условия пожара определяются началом и продолжительностью засушливого сезона, когда огонь используется в сельскохозяйственных целях в качестве инструмента для выжигания растительности, образовавшейся в течение влажного сезона. Во внетропических регионах пожарная активность обычно возникает в летние месяцы, но обычно имеет более высокую степень изменчивости по сравнению с пожарами в тропиках.

За последние 20 лет наблюдается общая тенденция к снижению глобальной пожарной активности, в значительной степени обусловленная изменениями в использовании огня для расчистки сельскохозяйственных земель в тропических регионах. Согласно Бюллетеню ВМО по аэрозолям от сжигания биомассы, чёткие тенденции трудно установить для внетропических регионов из-за межгодовой изменчивости в распределении и масштабах пожаров.

В «Бюллетене по аэрозолям» отражён ряд эпизодов лесных пожаров, приведших к существенному загрязнению воздуха повышенными концентрациями аэрозолей.

Австралийские лесные пожары

Лесной пожар на юго-востоке Австралии летом 2019/2020 годов был описан как беспрецедентный. В период с сентября 2019 года по февраль 2020 года сгорело 12 миллионов гектаров (120 000 квадратных километров) земли, что привело к прямой гибели 34 человек, разрушению 3 500 домов и значительным потерям дикой природы и среды обитания.

Дым от пожаров серьёзно ухудшил качество воздуха во всём юго-восточном регионе Австралии, от Квинсленда на севере до Тасмании на юге. Несколько раз наблюдалось распространение дыма на большие расстояния до Новой Зеландии.

Максимальные суточные концентрации твердых частиц PM2,5 в дымовых шлейфах в Квинсленде и Новом Южном Уэльсе были в 4 раза выше, чем национальный стандарт, в Виктории - в 8 раз. В столичной территории Австралии они были почти в 40 раз больше, а на одной станции мониторинга качества воздуха среднесуточная концентрация PM2,5 превышала национальный стандарт в течение 53 дней с 1 ноября 2019 года по 28 февраля 2020 года.

Согласно данным, приведённым в Aerosol Bulletin, более 10 миллионов человек, вероятно, испытали некоторое воздействие этих очень опасных концентраций PM2,5. По оценкам одного исследования, это воздействие может быть причиной примерно 400 дополнительных смертей, 1120 госпитализаций по поводу сердечно-сосудистых заболеваний, 2 030 госпитализаций по поводу респираторных заболеваний и 1300 обращений в отделения неотложной помощи по поводу астмы.

Сжигание торфа в Индонезии

В 2015 году с августа по ноябрь на большей части территории Индонезии произошло обширное сжигание торфа.

Торфяные пожары чрезвычайно трудно тушить, и они могут оказаться непрекращающимися до возобновления муссонных дождей.

На силу и распространённость этих пожаров сильно влияют крупномасштабные климатические явления, такие как Эль-Ниньо.

Пожары 2015 года переросли в катастрофу для окружающей среды и здоровья человека. Выбросы продуктов пожаров в этот период были постоянными и необычайно сильными.

В дополнение к последствиям таких явлений для качества воздуха и климата, приводящим к увеличению количества аэрозолей в атмосфере, меняется и погода. По данным Aerosol Bulletin, во время торфяных пожаров в Индонезии в 2015 году охлаждение поверхности, обусловленное дымом от пожаров, было очевидным.

В ответ на кризис, связанный с лесными пожарами в Индонезии в 2015 г., ВМО инициировала создание Системы предупреждений и консультаций Vegetation Fire and Smoke Pollution Warning and Advisory System с целью предоставления рекомендаций пострадавшим государствам-членам ВМО через специализированные региональные центры. Первый такой региональный центр был создан для региона ВМО в юго-западной части Тихого океана, управляемый Метеорологической службой Сингапура.

Перенос дыма от бореальных лесных пожаров в Арктику

Крупные пожары в бореальных лесах Евразии и Северной Америки - обычное явление с конца весны до начала осени. Они могут испускать большие количества дыма в атмосферу, где он может подвергаться дальнему и даже межконтинентальному переносу на тысячи километров.

В последнее время летом наблюдались значительные пожары в бореальных лесах Северной Америки и Сибири и севернее Полярного круга, дым от которых, как было замечено, переносился далеко за Полярный круг, а иногда становился трансполярным.

Учащение лесных пожаров в северных широтах и ​​перенос дыма за Полярный круг имеют потенциальное воздействие на климат из-за увеличения поверхностного осаждения чёрного углерода и твёрдых частиц на морской лёд, влияя на альбедо, то есть количество отражённой солнечной радиации, что приводит к усилению потепления и таяния, а также изменению в поглощении / отражении атмосферной радиации с потенциальным воздействием на полярную метеорологию и климат.

Оценки выбросов доступны из спутниковых наблюдений либо за площадью пожара, либо за излучательной мощностью пожара (мерой уровня излученной энергии, испускаемой огнём во время наблюдения). Эти наблюдения могут использоваться для оценки количества растительности, уничтоженной пожарами, информации, которая в дальнейшем может быть полезна для оценки количества углерода, газов и аэрозолей, выбрасываемых в атмосферу. Служба мониторинга атмосферы «Коперник» (CAMS) Европейской комиссии использует широкий спектр спутниковых наблюдений для проведения анализов и пятидневных прогнозов. Прогнозы от CAMS предоставляют информацию об аэрозолях сажи и органических веществ и позволяют отслеживать перенос дыма от пожаров во всём мире.

Будущие направления

Глобальная система наблюдений выросла, значительно расширилась за последние 20 лет (включая доступность активных данных о пожарах, использующих широкий спектр имеющихся в настоящее время наблюдений за земными пожарами) и обеспечивает важную информацию о глобальной пожарной активности и выбросах.

Объединение данных с разных спутниковых датчиков поможет повысить оперативность глобальных данных о пожарах и предоставит ценную информацию для защиты населения и мониторинга качества воздуха.

Ссылка: https://public.wmo.int/en/media/news/wmo-aerosols-bulletin-focuses-fires

Каждый год град причиняет огромные финансовые убытки во всём мире.
Но мы всё ещё не можем предсказать, когда ударит град. Учёные-климатологи всего мира объединяются, чтобы добиться прогресса в этих прогнозах.

В октябре 2010 года сильные грозы обрушились на расположенный в пустыне город Феникс с множеством торнадо и крупными градами до 5 сантиметров в диаметре. За несколько коротких часов ураган нанёс тяжёлый материальный ущерб в размере 2,7 миллиарда долларов, почти полностью вызванный повреждениями автомобилей, разбитыми окнами и разрушенными крышами от града.

Феникс не одинок. Из года в год град является одним из самых дорогостоящих стихийных бедствий для большей части мира. В Соединённых Штатах каждый год в результате ливня с градом убытки составляют около 10 миллиардов долларов. Это также одно из самых сложных событий для прогнозирования даже для стандартного трёхдневного прогноза погоды, не говоря уже о масштабах изменения климата на десятилетия.

Вследствие актуального экономического стимула, учёные долгое время изо всех сил пытались дать точные прогнозы того, когда и где ударит сильный град. Новый обзор, проведённый международной группой экспертов по граду, надеется пролить свет на сложную проблему прогнозирования града. В обзоре, опубликованном в февральском номере журнала Nature Reviews Earth and Environment, подробно рассматриваются доступные исследования града по всему миру с целью определения его текущих режимов и прогнозирования того, может ли изменение климата усилить распространение сильного града.

Построение лучшей модели

Для образования граду необходимы три компонента: конвекция (тёплый воздух поднимается, а холодный опускается), влажность в воздухе и разные скорости ветра на земле и на высотах в атмосфере. Каждый из них должен быть подходящим для создания условий, при которых может образовываться град, но даже в этом случае нет гарантии, что град упадёт на землю перед таянием.

«Настоящая проблема, к которой мы приходим, заключается в том, что даже когда атмосфера выглядит так, как будто она действительно способна образовать град, на самом деле это происходит довольно редко», - сказал Тим Раупах (Tim Raupach), учёный-климатолог из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии и ведущий автор обзора. Тем не менее, моделирование этих «компонентов» - лучший подход, который сейчас есть у разработчиков моделей.

Редкость фактического возникновения града создаёт то, что работающий с данными учёный Майкл Типпетт (Michael Tippett) называет «двойным ударом» - плохим сбором данных: грозы, как правило, небольшие по масштабу и непродолжительны, поэтому их трудно наблюдать. Типпетт - адъюнкт-профессор прикладной физики Колумбийского университета, не принимавший участия в этом исследовании. По его словам, если град не попадает на площадку для наблюдения за градом или не улавливается радаром, данные о нём обычно состоят из сообщений отдельных людей, оказавшихся в зоне выпадения града. Оказывается, сообщения в целом не так уж и надёжны. Даже самые лучшие данные отчётов о градах могут иметь серьёзные недостатки.

«Проблема с данными из социальных источников, с которой вы сталкиваетесь, заключается в том, что в целом люди переоценивают размер града», - сказал Раупах. Краудсорсинговые* отчёты могут быть просто фотографией града в чьей-то руке, что делает невозможным его точное измерение. («У всех руки разного размера», - сказал Джулиан Бримелоу (Julian Brimelow), физик из Министерства окружающей среды и изменения климата Канады, не принимавший участия в исследовании.).

Сообщения о граде также собираются в местах, где люди обычно бывают во время шторма, например, на дорогах и в городах. Записи о градах, как правило, охватывают короткий период времени, лишь небольшую территорию или содержат человеческие заблуждения, которые затрудняют использование данных для научного моделирования. Многие данные поступают из страховых отчётов, которые не пригодны для научного анализа погоды. В результате, по словам Бримелоу, получилась «мешанина стандартов» для сообщений о градах. «И это зависит от страны и времени».

Технологии обнаружения града совершенствуются, и такие инструменты, как лидар и дроны, становятся всё более доступными. Краудсорсинговые данные также становятся всё более распространёнными. Однако эти улучшения в отчётности по-прежнему не устраняют необходимости в точных долгосрочных наблюдениях.

«Для таких вещей, как изменение климата, нам нужны высококачественные и длинные ряды данных», - сказал Типпетт. «Так что, даже если мы повсюду поставим градоулавливающие площадки, придётся подождать 40 лет. Вот почему привлекателен подход к моделированию «компонентов». Мы думаем, что можем сделать разумные оценки этих крупномасштабных переменных и, по крайней мере, получить косвенное представление о том, как они меняются».

«Мы очень мало знаем о ливнях отчасти потому, что они представляют собой такие мелкомасштабные явления», - сказала Оливия Ромппайнен-Мартиус (Olivia Romppainen-Martius), соавтор обзора и учёный-климатолог из Бернского университета. «Только сейчас стало понятно, что данных не хватает и что нужно потратить некоторое время и усилия на их сбор. Эти данные понадобятся для проверки наших моделей на основе наблюдений».

Расшифровка данных о граде

Чтобы разобраться в «мешанине данных», Раупах и его команда просмотрели все эти записи и попытались обобщить общие тенденции для всех континентов, кроме Антарктиды. То, что они обнаружили, было далеко от ясности.
«Иногда вы получаете противоречивые результаты на двух метеостанциях, расположенных всего в нескольких километрах друг от друга», - сказал Раупах. «Итак, мы попытались сделать шаг назад и определить по каждому региону, какое направление обычно указывают результаты? Я не ожидал увидеть такую ​​изменчивость тенденций в столь маленьком масштабе».

Хотя результаты часто противоречили друг другу - например, разные источники для США отражали увеличение, уменьшение и отсутствие изменений в граде - команда все же смогла сделать несколько важных выводов. «Последствия от града на самом деле зависят от его размера: чем он больше, тем больший ущерб он может нанести», - сказал Раупах. Хотя исследование не смогло определить области, где град может быть более частым, оно выявило важные тенденции и пробелы в данных и заложило основу для более точного прогнозирования града и международного сотрудничества по этому вопросу.

«Они проделали отличную работу по обобщению всей этой информации», - сказал Бримелоу. «В некоторых областях могли быть противоречивые сигналы…. Это действительно в значительной степени сводится к тому, чтобы иметь более точные данные».
В этом помогает формирование международной команды. «У нас были источники из разных регионов мира, поделившихся своей локальной информацией», - сказала Ромппайнен-Мартиус. Раупах поддержал это мнение. «Мы пытались найти кого-нибудь из каждого региона, который мы освещали, и в итоге получили эту замечательную команду. Это были большие совместные усилия».

* Краудсортинг - Привлечение к решению тех или иных проблем инновационной производственной деятельности широкого круга лиц для использования их творческих способностей, знаний и опыта по типу субподрядной работы на добровольных началах с применением информационных технологий. Википедия.

Ссылка: https://eos.org/articles/severe-hailstorms-are-costly-and-hard-to-predict

Хотя изменение климата изменит распределение водных ресурсов во времени и пространстве, количественная оценка риска засухи в условиях глобального потепления остаётся неопределённой. Авторы показывают, что в Европе при дальнейшем глобальным потеплении ущерб от засухи может сильно возрасти и вызвать региональный дисбаланс в её будущих последствиях. В отсутствие климатических действий (при росте среднеглобальной температуры на 4°C к 2100 году и без адаптации) ежегодные убытки от засухи в Европейском Союзе и Соединенном Королевстве вместе взятые, по прогнозам, превысят 65 миллиардов евро в год по сравнению с 9 миллиардами евро в год в настоящее время, что в два раза больше, чем размер экономики. Убытки от засухи наиболее сильно вырастут в южной и западной частях Европы, где засуха при температуре 4°C может снизить региональный объём сельскохозяйственной продукции на 10%. При сильном потеплении воздействие засухи станет частью текущих воздействий в северных и северо-восточных регионах. Удержание глобального потепления значительно ниже 2°C позволит избежать большинства воздействий в пострадавших регионах.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-021-01044-3

В оценочном докладе подчеркивается особая важность сокращения уровня выбросов метана, в том числе выбросы промышленности, использующей ископаемое топливо, в процессе замедления темпов глобального потепления. Сокращение количества антропогенного метана на 45 процентов в этом десятилетии приведет к тому, что потепление будет ниже порога, согласованного мировыми лидерами. У данных шагов множество преимуществ, в том числе: быстрое снижение потепления, которое поможет предотвратить опасные переломные моменты для климата; улучшение качества воздуха, способное спасти сотни тысяч жизней; повышение продовольственной безопасности за счет предотвращения потерь урожая; и создание рабочих мест за счет смягчения последствий изменения климата при одновременном повышении производительности за счет снижения теплового стресса.

Оценочный доклад будет представлен Коалицией по климату и чистому воздуху (Climate & Clean Air Coalition) совместно с Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП).

Ссылка: https://www.unep.org/ru/resources/doklad/vsemirnaya-ocenka-metana-vygody-i-zatraty-ot-snizheniya-urovnya-vybrosov-metana