Локализованные прогнозы переменных гидроклимата XXI века, полученные в результате масштабирования результатов Глобальных Климатических Моделей (ГКМ), играют центральную роль в оценке региональных последствий и планировании инфраструктуры. Региональные смещения ГКМ могут быть значительными, и для динамического даунскейлинга их можно устранить либо до (априори), либо после (апостериори) даунскейлинга. Однако коррекция априорной систематической ошибки, как правило, оказывает неизученное влияние на сигналы об изменении климата. Авторы анализируют динамически уменьшенные решения ГКМ CMIP6 для западной части США с коррекцией априорной систематической ошибки и без неё, и количественно оценивают влияние этой коррекции на сигналы изменения климата по сравнению с другими неуменьшаемыми источниками неопределённости. Для температуры и осадков неопределённость, вносимая коррекцией априорной систематической ошибки, незначительна по сравнению с неопределённостью, возникающей из-за выбора ГКМ или внутренней изменчивости. Кроме того, коррекция априорной систематической ошибки значительно снижает нереалистично высокие погрешности эквивалента снега и воды региональных моделей, возникающие непосредственно из-за ошибок ГКМ. Авторы используют этот вывод, чтобы побудить сообщество динамического даунскейлинга принять коррекцию априорной систематической ошибки в качестве стандартной операционной процедуры.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL105979

Недостаточная доступность чистой воды представляет собой системный риск для здоровья человека, производства продуктов питания и энергии, а также функционирования экосистем. Авторы оценивают подверженность населения нынешнему и будущему дефициту воды (как исключая, так и включая качество воды), используя объединённую глобальную гидрологическую модель и модель качества поверхностных вод. Обнаружено, что 55% населения мира в настоящее время испытывают нехватку чистой воды как минимум один месяц в году, по сравнению с 47%, если учитывать только аспекты количества воды. Подверженность нехватке чистой воды хотя бы один месяц в году увеличится до 56–66% к концу столетия. Увеличение будущего воздействия, как правило, является наибольшим в развивающихся странах, особенно в странах Африки к югу от Сахары, что обусловлено сочетанием аспектов количества и качества воды. Поэтому необходимо резкое сокращение как антропогенного водопользования, так и загрязнения, чтобы свести к минимуму воздействие будущего дефицита чистой воды на людей и окружающую среду.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-024-02007-0

Влажность почвы является важной климатической переменной системы Земли. Понимание её пространственно-временной динамики имеет важное значение для прогнозирования погодных условий и изменчивости климата, мониторинга и смягчения последствий, возникновения засух и наводнений, улучшения орошения в сельскохозяйственных районах и устойчивого управления водными ресурсами. Авторы подробно рассматривают, как почвы могут запоминать информацию об аномалиях влажности почвы с течением времени, что заложено в концепцию памяти влажности почвы. Они объясняют механизмы, лежащие в основе памяти влажности почвы, и исследуют её внешние и внутренние движущие силы; также обсуждается влияние памяти влажности почвы на различные процессы на поверхности земли, уделяя особое внимание взаимосвязи почвы, растений и атмосферы. Изучаются пространственно-временная изменчивость, сезонность, локальность и зависимость памяти влажности почвы от глубины и даётся представление как об улучшении её характеристик в моделях поверхности суши, так и об использовании спутниковых наблюдений для количественной оценки. Наконец, предлагаются рекомендации для дальнейших исследований в области памяти влажности почвы.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023RG0008

Арктическое усиление – усиленное приземное потепление в Арктике по сравнению со среднеглобальным – является устойчивым признаком изменения климата. Однако существует значительный разброс в сообщаемых масштабах арктического усиления. В то время как более ранние наблюдения и модельные оценки показали, что Арктика нагревается в два-три раза быстрее, чем земной шар, недавнее исследование сообщает о тревожном коэффициенте усиления, равном четырём с 1979 года. Авторы «примиряют» это несоответствие, показывая, что естественная изменчивость существенно модулировала степень арктического усиления. На основе трёх наборов данных наблюдений и оценок 34 моделей из проекта взаимного сравнения связанных моделей авторы показывают, что наблюдаемые изменения температуры отличаются от смоделированных вынужденных реакций и что эти различия объясняются режимами естественной изменчивости. В частности, междесятилетнее Тихоокеанское колебание замедлило глобальное потепление после 2000 года, тогда как внутреннее арктическое движение усилило арктическое потепление после 2005 года, что внесло положительный вклад в недавнее увеличение арктического усиления в четыре раза. Оценивая и устраняя влияние естественной изменчивости на наблюдаемые изменения температуры, авторы обнаружили, что внешнее арктическое усиление постоянно оставалось близким к трёхкратному на протяжении всего исторического периода.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-024-01441-1

Скорость, с которой будет уменьшаться содержание углекислого газа (CO₂) в атмосфере в ответ на уменьшение или прекращение антропогенных выбросов (чистые нулевые выбросы), представляет большой научный и общественный интерес. Такое снижение содержания CO₂ в атмосфере в столетнем масштабе будет, по существу, полностью обусловлено переносом углерода в Мировой океан и земную биосферу, которые в этом временном масштабе являются поглотителями. Скорость снижения избыточного количества CO₂ в атмосфере и распределение этого снижения между двумя вышеупомянутыми средами-поглотителями (СП) изучались в двух предшествующих исследованиях по взаимному сравнению моделей, последовавших либо за импульсным выбросом CO₂, либо за резким прекращением его антропогенных выбросов. Настоящее исследование изучает и количественно оценивает межмодельную антикорреляцию в этих исследованиях по суммарной скорости и степени поглощения CO₂ в две СП. В частности, в каждом исследовании зависящие от времени коэффициенты, характеризующие суммарную скорость переноса в две СП (оцениваются как суммарная скорость переноса, нормализованная на избыток атмосферного CO₂ над количеством перед импульсом, для импульсного эксперимента; или как суммарная скорость переноса, делённая на избыток CO₂ в атмосфере сверх доиндустриального количества, для эксперимента по резкому прекращению выбросов), обнаруживают сильную антикорреляцию между оценками участвующих моделей. То есть модели, для которых нормализованная скорость поглощения в Мировой океан была высокой, демонстрировали низкую скорость поглощения в земную биосферу, и наоборот. Эта антикорреляция в суммарной скорости переноса приводит к антикорреляции в суммарной степени поглощения в две СП, которая значительно больше, чем можно было бы ожидать просто из-за конкуренции за избыток CO₂ между двумя СП. Эта антикорреляция, которая проявляется в уменьшении разнообразия между моделями, может привести к искусственному повышению уверенности в текущем понимании последствий потенциального будущего сокращения выбросов CO₂ и в потенциале глобального потепления прочих парниковых газов по сравнению с CO₂.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-748/

Прибрежный океан представляет собой важный глобальный поглотитель углерода и является объектом мер по смягчению антропогенных изменения климата и достижению целей Парижского соглашения, одновременно поддерживая биоразнообразие и другие функции экосистем. Однако судьба потока углерода, выносимого из зарослей морских водорослей — крупнейшей в мире прибрежной растительной экосистемы — является ключевым неизвестным в морских углеродных балансах. Авторы приводят национальные и глобальные оценки экспорта твёрдых частиц углерода, полученных из морских водорослей, на глубину ниже 200 м, что составляет 3–4% от ёмкости океанского стока углерода. Они охарактеризовали экспорт, используя модели распространения, производства и разложения морских водорослей, а также водообмена между шельфом и открытым океаном. По оценкам, в среднем 15% продукции морских водорослей экспортируется через континентальный шельф, что соответствует 56 Тг C год^-1 (диапазон: 10–170 Тг C год^-1). Используя смоделированные временные рамки секвестрации на глубине ниже 200 м, авторы подсчитали, что каждый год 4–44 Тг углерода, полученного из морских водорослей, может связываться в течение 100 лет. Определение полной степени поглощения углерода морскими водорослями остаётся сложной задачей, но она имеет решающее значение для направления усилий по сохранению зарослей морских водорослей, которые находятся в упадке во всём мире. Эта оценка не включает захоронение на шельфах, а также пути распространения растворённого и тугоплавкого углерода; тем не менее, подчёркивает значительный потенциальный вклад морских водорослей в естественные поглотители углерода.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-024-01449-7 

Природные экосистемы хранят большое количество углерода во всём мире, поскольку организмы поглощают углерод из атмосферы для создания крупных, долговечных или медленно разлагающихся структур, таких как кора деревьев или корневые системы. Потенциал экосистемы по секвестрации углерода тесно связан с её биологическим разнообразием. Тем не менее, при рассмотрении будущих прогнозов многие модели связывания углерода не учитывают роль, которую биоразнообразие играет в хранении углерода. Авторы оценивают последствия утраты биоразнообразия растений для хранения углерода при различных сценариях изменения климата и землепользования. Они связывают результаты макроэкологической модели, прогнозирующей изменения в богатстве сосудистых растений при различных сценариях, с эмпирическими данными о взаимосвязи между биоразнообразием и биомассой. Обнаружено, что сокращение биоразнообразия в результате изменения климата и землепользования может привести к глобальным потерям от 7,44–103,14 Пг С (сценарий глобальной устойчивости) до 10,87–145,95 Пг С (сценарий развития, основанного на ископаемом топливе). Это указывает на самоусиливающуюся петлю обратной связи, где более высокие уровни изменения климата приводят к большей утрате биоразнообразия, что, в свою очередь, вызывает увеличение выбросов углерода и, в конечном итоге, ещё большее изменение климата. И наоборот, сохранение и восстановление биоразнообразия может помочь в достижении целей по смягчению антропогенного изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-47872-7

По прогнозам, обширные регионы в зоне многолетней мерзлоты станут климатически непригодными для поддержания торфяников многолетней мерзлоты в течение следующего столетия, что предполагает трансформацию этих ландшафтов, которая может сделать большие количества углерода многолетней мерзлоты уязвимыми для разложения после оттаивания. Авторы представляют трёхлетние измерения методом вихревой ковариации потоков CH₄ и CO₂ из деградирующего торфяника многолетней мерзлоты Ишкорас в Северной Норвегии, которые разделяют на отдельные потоки пальсы*, пруда и болотистых территорий, используя информацию, предоставленную динамическим следом потока в новом ансамбле, основанную на байесовской структуре глубоких нейронных сетей. Средний поток эквивалента CO₂ за три года оценивается в 106 г CO₂ м^-2 год^-1 для пальс, 1780 г CO₂ м_-² год^-1 для прудов и -31 г CO₂ м^-2 год^-1 для болот, что указывает на то, что возможная деградация пальсы до термокарстовых прудов усилит местное воздействие парниковых газов примерно в 17 раз, а преобразование в болота немного уменьшит нынешнее локальное воздействие парниковых газов.

* Торфяная насыпь с постоянно мёрзлым торфом и минеральной почвенной сердцевиной.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL109283

Климатическое обслуживание может способствовать принятию решений на уровне ферм, однако этот потенциал в настоящее время не полностью реализован. Здесь, используя систему совместного качественного анализа рисков, авторы представили 24 австралийским фермерам My Climate View, австралийскую онлайн-климатическую службу, рассчитанную на несколько десятилетий, и попросили их выявить, оценить и обсудить управление долгосрочными рисками в свете её прогнозов. Обнаружено, что прогнозы на несколько десятилетий могут помочь фермерам лучше понять будущие климатические риски, потенциально сокращая психологическую дистанцию ​​изменения климата. Однако использованию долгосрочных климатических прогнозов может препятствовать отсутствие доверия к данным, поэтому демонстрация опыта надёжных поставщиков услуг может помочь повысить уверенность фермеров. Наконец, хотя климатические услуги, предоставляющие прогнозы на несколько десятилетий, могут помочь фермерам определить будущие климатические риски, они требуют интерактивного и регулярного взаимодействия, чтобы превратить осведомленность в действия.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-024-02021-2

В 2023 году площадь морского льда в Антарктике достигла рекордно низкого уровня, а зимняя площадь морского льда упала на 2,5 млн км² ниже среднего показателя спутниковой эпохи. С помощью мультимодельного исследования авторы изучили возникновение аномалий такого масштаба в моделях глобального климата последнего поколения. Когда возникают эти аномалии, на восстановление площади морского льда требуются десятилетия: это указывает на то, что площадь морского льда может перейти в новое, меньшего размера состояние в течение следующих нескольких десятилетий. При условии только внутренней изменчивости модели вряд ли смогут имитировать эти аномалии, поскольку период повторяемости для большинства моделей превышает 1000 лет. Отдельные модели с периодом повторяемости этих аномалий <1000 лет, вероятно, имеют нереально большую межгодовую изменчивость. Согласно теории экстремальных значений, период повторяемости сокращается с 2650 лет при внутренней изменчивости до 580 лет при сценарии сильного изменения климата.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL109265