Служба мониторинга атмосферы Copernicus (Copernicus Atmosphere Monitoring Service, CAMS) предоставляет ежедневные анализы и прогнозы состава атмосферы, включая реактивные газы, такие как O₃, CO, NO₂, HCHO и SO₂, аэрозольные виды и парниковые газы. Глобальная система анализа CAMS (IFS-COMPO) основана на Интегрированной системе прогнозирования ECMWF (Integrated Forecasting System, IFS) для численного прогнозирования погоды (Numerical Weather Prediction, NWP) и усваивает большое число спутниковых продуктов состава в дополнение к метеорологическим наблюдениям, принимаемым в IFS. Система CAMS получает регулярные обновления, следуя обновлениям IFS. Последнее обновление, Cy48R1, работающее с 27 июня 2023 года, было крупным с большим числом изменений кода, как для IFS-COMPO, так и для NWP. Основные инновации IFS-COMPO включают введение полной стратосферной химии; крупное обновление выбросов и модели аэрозоля, включая представление вторичного органического аэрозоля; несколько обновлений жизненного цикла пыли и оптики; обновления неорганической химии в тропосфере и усвоение оптической толщины аэрозоля из набора данных радиометров видимого инфракрасного излучения (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite, VIIRS) и CO по данным прибора мониторинга тропосферы (TROPOMI). Модернизация CAMS Cy48R1 была проверена с использованием большого числа независимых наборов данных измерений, включая поверхность (in situ), дистанционное зондирование поверхности, рутинные самолеты, а также наблюдения с помощью аэростатов и спутников. В этой статье представлены результаты проверки для Cy48R1, сравнение их с качеством предыдущей операционной системы (Cy47R3), с независимыми наблюдениями в качестве справочных, за период с октября 2022 года по июнь 2023 года, в течение которого доступны ежедневные прогнозы по обоим циклам. Значительные улучшения в качестве обнаружены для профиля озона в нижней-средней стратосфере и для стратосферного NO₂ из-за включения полной стратосферной химии. Стратосферные газы-трассеры хорошо согласуются с наблюдениями эксперимента по химии атмосферы Фурье-преобразования спектрометра (ACE-FTS) между 10 и 200 гПа, с большими отклонениями между 1 и 10 гПа. Влияние обновлённых выбросов особенно заметно над Восточной Азией и полезно для газов-трассеров O₃, NO₂ и SO₂. Ассимиляция столба CO теперь закреплена на инфракрасном интерферометре зондирования атмосферы (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer, IASI) вместо инструмента измерений загрязнения в тропосфере (Measurements Of Pollution in The Troposphere, MOPITT), что полезно для большинства сравнений CO, а ассимиляция данных TROPOMI улучшает модельное поле CO в тропосфере. В целом оптическая толщина аэрозоля улучшилась в глобальном масштабе, но оценка для пыли показывает более неоднозначные результаты. Результаты 47 сравнений суммированы в оценочной карте, которая свидетельствует, что 83% наборов данных оценки показывают нейтральную или улучшенную производительность Cy48R1 по сравнению с предыдущей операционной системой CAMS, тогда как 17% - (небольшую) деградацию. Тем самым демонстрируется общий успех этого обновления.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/24/9475/2024/

Сосредоточение на экстремальных температурах может стимулировать изменения в политике, но есть риск недоучёта

Более 47 000 европейцев умерли от причин, связанных с жарой, в прошлом году, самом тёплом в мире за всю историю наблюдений, согласно исследованию, опубликованному в этом месяце. Это число превзошли только 60 000 европейцев, умерших от причин, связанных с жарой, в 2022 году. Другое исследование, опубликованное в этом месяце, показало, что число жертв в Европе может утроиться к концу столетия, если Земля продолжит нагреваться на 3°C или 4°C выше доиндустриального уровня. Цифры, хотя и шокирующие, почти наверняка занижают число жертв жаркой погоды, усугубленное глобальным потеплением. Но учёные не уверены, как улучшить подсчёт.

Некоторые утверждают, что лучший способ понять влияние жары — отслеживать, как показатели смертности меняются в зависимости от колебаний температуры, как это сделали европейские исследования. Но другие говорят, что более верный способ измерения — полагаться на официально объявленные волны тепла и подсчитывать избыточные смерти — те, которые превышают ожидаемое число — каждый день.

Два типа исследований «дают ответы на разные вопросы, рассматривая разные показатели воздействия», — говорит эпидемиолог-эколог Хайме Мадригано (Jaime Madrigano) из Университета Джонса Хопкинса. Наблюдение за тем, как смертность меняется в зависимости от температуры, отражает влияние постепенного потепления на здоровье, тогда как сосредоточение внимания на волнах тепла подчёркивает последствия экстремальных случаев.

Спор не только академический. Волны тепла попадают в заголовки и привлекают внимание политиков, побуждая их внедрять системы предупреждения о наступлении жары, призывающие людей оставаться в помещениях или принимать другие меры предосторожности. Но некоторые учёные отмечают, что простое изучение волн тепла не учитывает случаи смерти, которые происходят за пределами того, что считается экстремальным.

«Мы не должны рассматривать их как два параллельных усилия», — говорит эпидемиолог по профессиональным заболеваниям Баррак Алахмад (Barrak Alahmad) из Гарвардского университета. Число смертей от жары растёт «везде, куда ни посмотришь».

Тепловой удар — это самое экстремальное и прямое последствие слишком длительного воздействия высоких температур. Но он составляет лишь меньшую часть потерь. Число смертей от многих других причин также растёт, например, когда жара приводит к смертельному сердечному приступу у человека с сопутствующим заболеванием сердца.

Сторонники использования волн тепла для измерения того, как температура увеличивает эти риски, говорят, что эти события являются самыми смертоносными, наихудшими сценариями, поэтому их понимание имеет первостепенное значение для готовности. В одном исследовании было обнаружено, что 48 человек — наверняка заниженное число — умерли во время волны тепла в Южной Корее в 2018 году, и её серьёзность побудила внести изменения в план Сеула по борьбе с жарой, например, открыть больше центров охлаждения. Подсчёт смертей во время волн тепла также отражает совокупное воздействие на здоровье нескольких жарких дней подряд, нюанс, который исследования, сосредоточенные на дневных температурах, могут упустить. 

Но ограничение области исследований волнами тепла, вероятно, занижает число смертей, поскольку универсального определения волны тепла не существует, говорит эпидемиолог Виджендра Инголе (Vijendra Ingole) из Управления национальной статистики Великобритании. Волны тепла объявляются, когда температура превышает исторический средний показатель в регионе. Однако из-за изменения климата жаркий период, который когда-то считался волной тепла, сегодня может таковым не считаться, говорит он, но при этом остаётся смертельным.

Исследование, которое Инголе написал в феврале в соавторстве с Амрутой Нори-Сармой (Amruta Nori-Sarma), исследователем в области охраны окружающей среды в Бостонском университете, подчеркнуло ограничения подхода, основанного на волнах тепла. Они оценили разное число смертей при различных определениях волны тепла в Индии по продолжительности и относительной дневной температуре. Они обнаружили, что даже более короткие, менее интенсивные волны тепла, не охватываемые некоторыми определениями, имеют риски, аналогичные более длинным, более интенсивным, включая смерть.

Такие эпидемиологи, как Нори-Сарма, вместо этого выступают за рассмотрение избыточной смертности в жаркие дни, независимо от того, попадают ли они в официальную волну тепла. Этот подход также позволяет исследователям сосредоточиться на конкретных группах населения — детях, людях с сердечно-сосудистыми заболеваниями или одном географическом регионе — чтобы зафиксировать различия в воздействии жары. Хотя эпидемиологи всё ещё могут следить за смертями в этих группах во время волны тепла, Алахмад говорит, что эти цифры не раскрывают в полной мере риск.

«Если рассматривать только волны тепла… вы смотрите только на один кусок пирога», — говорит Алахмад, чьи исследования сосредоточены на людях, работающих на открытом воздухе. Температуры, которые они испытывают, не обязательно соответствуют стандартному определению волны тепла, но всё равно могут быть опасными, учитывая более длительное воздействие тепла. Но если рассматривать весь диапазон температур, «это весь пирог», — говорит он.

Ограничением обоих подходов является отсутствие надёжных данных, особенно из жарких мест на Глобальном Юге. Например, исследование 2021 года в The Lancet Planetary Health, в котором рассматривались как волны тепла, так и дневные температуры, показало, что с 2000 по 2019 гг. почти полмиллиона человек ежегодно умирали от жары. Модельное исследование было процитировано в призыве Организации Объединённых Наций к действию в прошлом месяце в связи с экстремальной жарой и опиралось на данные в совместной исследовательской сети, объединяющей данные о климате и здоровье из 53 стран. Но сеть не учитывает такие страны, как Индия, которая известна экстремальными летними температурами, и включает только одну африканскую страну: Южную Африку.

Во многих странах Африки такие проблемы, как децентрализованная система здравоохранения и ограниченное число метеостанций, означают, что данные о смертности и погоде могут отсутствовать, говорит Кисвенсида Гуигма (Kiswendsida Guigma), климатолог из Климатического центра Красного Креста и Красного Полумесяца. Без данных трудно понять, насколько опасна жара. «Это как отношения между курицей и яйцом», — говорит он. Тем не менее, волны тепла, подобные той, что поразила регион Сахель в Африке в конце марта, где температура достигала 45°C в течение пяти дней подряд, могут стать для исследователей возможностями собрать недостающие данные, говорит он, даже используя гражданскую науку в отдалённых местах.

В конечном счёте, это, скорее всего, комбинация двух показателей, которая наиболее точно отразит фатальные последствия повышения глобальной температуры. «Движение в одну или другую сторону совершенно нормально, это вопрос интерпретации результатов», — говорит эпидемиолог-эколог Ана Мария Виседо-Кабрера (Ana Maria Vicedo-Cabrera) из Бернского университета, которая была соавтором исследования Lancet. И обе стороны подчёркивают, что один факт не подлежит сомнению. «По любой метрике, которую мы рассматриваем, по любому определению, которое мы выбираем, по любому методу, который мы выбираем, [смертность] ухудшается», — говорит Алахмад.

Ссылка: https://www.science.org/content/article/hot-days-or-heat-waves-researchers-debate-how-count-deaths-heat

Засушливые земли, регионы, в которых потребность в атмосферной воде значительно превышает количество осадков, занимают почти половину поверхности суши Земли. Как они отреагируют на потепление климата? Коппа и др. (Koppa et al.) показывают, что тёплый сухой воздух, текущий над засушливыми землями, способствует расширению засушливых земель по ветру и может вызвать засушливость этих территорий. Они обнаружили, что более 40% наблюдаемого увеличения засушливости в регионах, ставших засушливыми землями с 1981 по 2018 гг., было вызвано саморасширением.

Расширение засушливых земель вызывает широко распространённый дефицит воды и потерю биоразнообразия. Хотя иссушающее влияние глобального потепления хорошо известно, роль существующих засушливых земель в их собственном расширении относительно не изучена. В этой работе, отслеживая потоки воздуха над засушливыми землями, авторы показывают, что потепление и высыхание этого воздуха способствуют расширению засушливых земель по ветру. По мере высыхания засушливые земли вносят меньше влаги и больше тепла в подветренные влажные регионы, уменьшая количество осадков и увеличивая потребность в атмосферной воде, что в конечном итоге приводит к их засушливости. На ~40% площади земель, которые недавно перешли из влажного региона в засушливый, саморасширение составило >50% наблюдаемой засушливости. Эти результаты подтверждают срочную необходимость мер по смягчению последствий изменения климата в засушливых районах для замедления их собственного расширения.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn6833

Точные исторические записи температур поверхности Земли имеют решающее значение для климатических исследований и разработки политики. Широко используемые оценки, основанные на инструментальных измерениях на суше и в море, однако, не полностью согласованы ни в глобальном, ни в региональном масштабе. Для решения этих проблем авторы разработали динамически согласованный ансамбль температуры (Dynamically Consistent ENsemble of Temperature, DCENT), 200-членный ансамбль ежемесячных аномалий температуры поверхности относительно климатологии 1982–2014 гг. Каждый член DCENT начинается с 1850 года и имеет разрешение 5° × 5°. DCENT использует несколько обновлённых или недавно разработанных подходов к гомогенизации данных и корректировкам смещений: оптимизированный алгоритм парной гомогенизации для определения точек разрыва в записях температуры воздуха на поверхности суши, метод взаимного сравнения на основе физики для корректировки систематических смещений в зарегистрированных судами температурах поверхности моря и сопряжённую модель энергетического баланса для гомогенизации континентальных и морских записей. Каждый подход был опубликован по отдельности, а в этой статье описывается комбинированный подход и его применение при разработке сеточного анализа. Заметным отличием DCENT относительно существующих оценок температуры является более холодная базовая линия для 1850–1900 гг., что подразумевает большее историческое потепление.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-024-03742-x

Время, необходимое экосистеме для восстановления после нарушения, является ключом к управлению окружающей средой. Традиционно восстановление определяется как возврат к состоянию до нарушения в предположении стационарности экосистемы. Однако эта точка зрения не учитывает влияние внешних сил, таких как изменение климата, обладающих нестационарностью и тенденциями. С другой стороны, контрфактуальный подход рассматривает восстановление как состояние, которого достигла бы экосистема, если бы нарушение не произошло, учитывая внешние силы. Здесь представлен простой метод оценки контрфактуального времени восстановления. Применяя этот метод к озеленению Арктического региона, авторы показали, что контрфактуальное восстановление озеленения происходит в два раза дольше обычного восстановления в регионе. Они утверждают, что хорошо документированное озеленение региона действует как внешняя сила, приводящая к такой большой разнице. Авторы выступают за принятие контрфактуального определения восстановления, поскольку оно согласуется с реалистичными процессами принятия решений.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL109219

Рост растительности может адаптироваться к потеплению климата, регулируя соотношение между фотосинтетической способностью и температурой. Однако изменения оптимальной температуры для продуктивности экосистем в течение последних десятилетий потепления остаются неопределёнными. Авторы приводят эмпирические доказательства того, что глобальная оптимальная температура увеличивалась со скоростью 0,017 ± 0,002°C в год с 1982 по 2016 гг., используя несколько наборов данных о спутниковых переменных производительности и климата. Оценки моделей показывают, что оптимальная температура увеличится на 0,027 ± 0,001°C в год до конца XXI века. Глобальное повышение оптимальной температуры согласуется с повышением средней температуры воздуха, а анализ модельных результатов дополнительно подтверждает ключевую роль температуры в регулировании изменений оптимальной температуры, при этом она регулируется другими факторами, такими как содержание CO₂ и осадки. Эти результаты свидетельствуют о том, что растительность приспосабливается к потеплению и что негативное воздействие изменения климата на продуктивность экосистем может быть менее серьёзным, чем считалось ранее.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01636-9

Оценка воздействия антропогенного землепользования и изменения земельного покрова (land use and land cover change, LULCC) на экстремальные климатические явления имеет решающее значение для общества. Это требует использования самых современных экспериментов и наборов данных для улучшения нашего понимания. Авторы использовали экспериментальные результаты CMIP6-LUMIP, чтобы показать биогеофизические эффекты LULCC на экстремальные температуры и осадки в течение исторического периода. Три региона с интенсивным LULCC в Северном полушарии испытали охлаждающие эффекты, вызванные LULCC. Напротив, только самая высокая максимальная температура испытала небольшие эффекты потепления в трёх регионах с интенсивным LULCC в Южном полушарии вблизи тропиков. Максимальные изменения интенсивности составили снижение на ∼ 0,8°C в максимальной температуре и снижение почти на 2°C в 90-м процентиле самой низкой минимальной температуры в Северной Америке. Южная Азия испытала ∼ 4% и 10- дневное снижение тёплых дней и продолжительности тёплого периода соответственно в 90-м процентиле. Реакция осадков на LULCC показала чёткую разницу между Северным (более влажным) и Южным (более сухим) полушариями, особенно с точки зрения среднего количества осадков и влажных дней. Предыдущие исследования подтверждают выводы авторов о том, что воздействие LULCC на экстремальные температуры больше в регионах с интенсивным LULCC, чем в отдалённых районах. Сезонные результаты показали, что март- апрель-май и июнь-июль-август внесли больший вклад в максимальные изменения температуры, в то время как минимальная температура испытала большую реакцию в марте- апреле-мае и декабре-январе-феврале. LULCC, как правило, вызывало сдвиг в сторону более тёплых и сухих или более влажных и холодных условий примерно в двух третях пар сезон- регион.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-024-07375-z

Отложение дыма лесных пожаров на снегу способствует его потемнению и ускоренному таянию. Недавние полевые исследования выявили, что темно-коричневый углерод (dark brown carbon, d-BrC) вносит 50–75% коротковолнового поглощения в дыме лесных пожаров. d-BrC — это отдельный класс водонерастворимого, поглощающего свет органического углерода, который в изобилии сосуществует с чёрным углеродом в снегу по всему миру. Однако важность d-BrC как нагревающего агента снега по сравнению с чёрным углеродом остаётся неизученной. Авторы устраняют этот пробел, используя расчёты переноса излучения в системе аэрозоль-снег на основе наборов данных лабораторных и полевых измерений. Показано, что d-BrC увеличивает среднегодовой радиационный форсинг снега между 0,6 и 17,9 Вт м⁻², что соответствует различным сценариям отложения дыма лесных пожаров. Это в 1,6–2,1 раза больше по сравнению с отложением только чёрного углерода на снегу. Это исследование предполагает, что d-BrC играет важную роль в таянии снега на ледниках средних широт, где расположено около 40% площади поверхности ледников мира.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00738-7

2023 год был самым тёплым годом за всю историю наблюдений, на него повлияли многочисленные тёплые океанические бассейны. Это вызвало предположения об ускорении поверхностного потепления или более сильном, чем ожидалось, влиянии потери охлаждения, обусловленного аэрозолями. Авторы используют недавно разработанный метод на основе функции Грина для количественной оценки влияния структур температуры поверхности моря на глобальную температурную аномалию 2023 года и сравнивают их с предыдущими рекордно тёплыми годами. Показано, что сильное отклонение от недавних тенденций потепления согласуется с ранее наблюдаемыми влияниями температуры поверхности моря и региональным воздействием. Это указывает на то, что внутренняя изменчивость внесла значительный вклад в исключительную эволюцию температуры 2023 года в сочетании с устойчивым антропогенным глобальным потеплением.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01637-8

Океан действует как буфер для изменения климата, поглощая тепло и углекислый газ из атмосферы. Однако быстрое потепление, дезоксигенация и закисление негативно влияют на здоровье экосистемы. Целевые наблюдения за океаном и перекрёстное масштабное взаимодействие его потоков во времени и пространстве являются ключом к пониманию и количественной оценке таких воздействий. Однако огромные масштабы, динамичная среда и быстрый темп, с которым происходят изменения, делают такие наблюдения сложными. Подводные планеры всё чаще используются для изучения роли океанических процессов в климатической системе. В Южном океане, где штормы и лёд препятствуют присутствию судов, наблюдения с планеров продемонстрировали, как микромасштабное перемешивание и субмезомасштабные водовороты и фронты модулируют глобальное поглощение тепла и углерода океаном. В зонах минимального содержания кислорода в океане планеры могут распутывать сложные взаимодействия между биологией и физикой, где мелкомасштабные процессы оказывают крупномасштабное воздействие на экосистемы и концентрацию кислорода в масштабах бассейна. Планеры последнего поколения способны погружаться на большую глубину, служить дольше и становятся всё более интеллектуальными и автономными, что в конечном итоге повышает способность понимать, прогнозировать и смягчать последствия изменения климата для здоровья океана.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-024-00593-3