Продолжаются дебаты о связи между ускоренным потеплением в Арктике и экстремальными погодными явлениями в средних широтах. Поскольку экстремальные погодные явления имеют драматические социально-экономические издержки, важно исследовать возможность повышенного риска таких событий в средних широтах. Авторы исследовали изменения частоты экстремальных погодных явлений в Восточной Европе и Западной и Центральной Азии (30–60° с.ш., 20–75° в.д.) в период после арктического усиления (2002–2022 гг.) по сравнению с периодом до арктического усиления (1979–1999 гг.). Были проанализированы ежедневные отклонения от тренда приповерхностной температуры и осадков по данным ERA5. Нет надёжных доказательств вклада арктического усиления в изменения экстремальных осадков в Восточной Европе и Западной и Центральной Азии. В большинстве регионов исследуемой области наблюдалось снижение годового количества осадков в период после арктического усиления. Авторы также выявили увеличение последовательных сухих дней в большинстве районов Центральной Азии примерно на 16 дней в году, что можно объяснить более тёплым климатом, поскольку засушливые районы обычно становятся суше в более тёплом климате. Более сильное потепление Земли в более поздний период было связано со значительным увеличением как числа тёплых дней и ночей, так и значительным уменьшением числа холодных дней и ночей над Восточной Европой и Западной и Центральной Азией. В зависимости от сезона выявлены как усиление, так и ослабление верхнего тропосферного струйного течения в период постарктического усиления. Струйное течение усиливается от восточной части Чёрного моря к северному Казахстану и юго-восточной России весной. Напротив, оно значительно ослабевает в северной части Средиземного моря и западном Казахстане летом и над Каспийским морем и на Кавказе осенью. Эти результаты имеют важные последствия для лучшего понимания потенциального воздействия быстрого потепления Арктики на экстремальные погодные явления в средних широтах.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-024-07367-z

Солнечное фотоэлектричество — это прямое использование солнечных ресурсов для выработки электроэнергии, что является одним из важнейших подходов к использованию возобновляемой энергии. Региональный выход фотоэлектрических систем может зависеть от местных особенностей температуры и освещённости, на которые влияет изменение климата. В этом исследовании изучается влияние изменения климата на выход энергии от солнечных фотоэлектрических систем по всему Китаю в будущем в рамках сценариев со средним SSP245 и с высоким уровнем выбросов SSP585 путём расчёта потенциала фотоэлектрических систем с использованием данных о солнечной радиации на наклонной поверхности и температуре. В целом, в рамках сценария SSP245 солнечная радиация увеличилась на 0,8% и 2,15%, а выход фотоэлектрической энергии - на 0,28% и 1,21% в 2020–2060 и 2061–2099 гг. соответственно. В сценарии SSP585 солнечная радиация увеличилась на 0,73% и 1,35%, а выходы фотоэлектрической энергии - на 0,04% и -1,21% в 2020–2060 и 2061–2099 гг. соответственно. В обоих сценариях потенциал фотоэлектрической энергии показал очевидный рост в юго-восточном и центральном Китае и значительное снижение в северо-западном Китае, Тибете и Внутренней Монголии. Поэтому предполагается, что в сценарии со средним уровнем выбросов изменение климата может увеличить потенциал фотоэлектрической энергии, тогда как в сценарии с высоким уровнем выбросов оно может подавить потенциал фотоэлектрической энергии в Китае.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/8/939

Осадки в Европе существенно влияют на местное сельское хозяйство и водные ресурсы. Многочисленные исследовательские работы изучали влияние тропосферных переменных на изменчивость осадков в Европе. Недавние исследования выявили связь между изменениями уровней стратосферного озона в высоких широтах и характером осадков по всей Евразии. В этом исследовании изучается корреляция между тенденциями стратосферы в высоких широтах и осадками в Западной Европе с использованием данных наблюдений, реанализа и атмосферных моделей, что даёт новые сведения о том, что содержание озона в верхней тропосфере и нижней стратосфере в северных высоких широтах в значительной степени влияет на весенние и осенние осадки в Западной Европе, и объясняется соответствующий механизм. Рост содержания озона в верхней тропосфере и нижней стратосфере имеет тенденцию увеличивать осадки в Западной Европе, и наоборот. Дальнейший анализ показывает, что повышенный уровень озона в верхней тропосфере и нижней стратосфере за счёт излучения нагревает местный регион, смещая полярное струйное течение над Европой к экватору весной и осенью, что приводит к циклонической аномалии над Западной Европой. Это усиливает конвекцию над Западной Европой и переносит больше водяного пара из Атлантического океана. Влияние изменений в уровне озона в верхней тропосфере и нижней стратосфере на характер осадков в Западной Европе было дополнительно подтверждено экспериментами по чувствительности с климатической моделью. Увеличение на 20% содержания озона в верхней тропосфере и нижней стратосфере по всей Европе относительно многолетнего среднего значения увеличивает количество осадков в Западной Европе на 2,6–8 мм/месяц и уменьшает его на 10 мм/месяц на севере. В целом выводы авторов подчёркивают значительное влияние уровней озона в верхней тропосфере и нижней стратосфере на модуляцию весенних и осенних осадков в Западной Европе, открывая важные дополнительные возможности для прогнозирования будущих изменений осадков.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-024-07363-3

Значения плотности NO₂ в вертикальном столбе в тропосфере, измеренные прибором мониторинга тропосферы TROPOMI, использовались для изучения изменчивости содержания NO₂ и оценки городских выбросов NO_x для 261 крупного города по всему миру. Используемый алгоритм выделил три компонента в данных по тропосферному содержанию NO₂: фоновый, из городских источников и из промышленных точечных источников, а затем каждый из этих компонентов анализировался отдельно. Метод основан на подгонке спутниковых данных с помощью статистической модели с эмпирическими функциями дисперсии шлейфа, управляемыми метеорологическим реанализом. В отличие от других подобных исследований, в которых изучались шлейфы из точечных источников выбросов, это исследование включало фоновый компонент как функцию высоты в анализе и отделяло городские выбросы от выбросов из промышленных точечных источников. В анализе использовались данные о плотности населения и высоте поверхности, а также координаты промышленных источников. Наибольшие выбросы на душу населения были обнаружены на Ближнем Востоке, а наименьшие — в Индии и Южной Африке. Наибольший фоновый компонент наблюдался над Китаем и частями Европы, а наименьший — над Южной Америкой, Австралией и Новой Зеландией. Также были изучены различия между выбросами в рабочие и выходные дни. Городские выбросы по воскресеньям (или пятницам для некоторых стран) обычно на 20–50% меньше выбросов в рабочие дни для всех регионов, кроме Китая. Фоновый компонент обычно не показывает существенных различий между рабочими и выходными днями, что позволяет предположить, что фоновый NO₂ имеет существенно более длительное время жизни по сравнению с выбросами в шлейфах.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-1991/

 Прогнозируется, что эрозия многолетней мерзлоты в Арктике к 2100 году увеличится в два– три раза. Однако потоки органического вещества из многолетней мерзлоты в океан до сих пор не учитывались в моделях системы Земли. Здесь авторы рассматривают эрозию многолетней мерзлоты в модели системы Земли и проводят моделирование с различными свойствами органического вещества многолетней мерзлоты, такими как фракция оседания и содержание питательных веществ. Обнаружено, что эрозия побережья снижает поглощение CO₂ Северным Ледовитым океаном из атмосферы во всех расчётах: на 4,6–13,2 Тг С в год к 2100 году, что составляет ~7–14% от поглощения внутренним Северным Ледовитым океаном. Показано, что эрозия многолетней мерзлоты в прибрежной зоне оказывает положительное биогеохимическое обратное воздействие на климат, увеличивая содержание CO₂ в атмосфере на 1–2 Тг С в год на градус повышения глобальной температуры приземного воздуха. Эта работа позволит учитывать эрозию многолетней мерзлоты в прибрежной зоне в будущих оценках изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-024-02074-3Nature 

Палеоклиматические записи использовались для оценки чувствительности современного равновесного климата. Однако для этого необходимо понимать, как обратные связи, управляющие реакцией климата, изменяются в зависимости от самого климата. Авторы «нагревают» и «охлаждают» современную климатическую модель, чтобы смоделировать континуум климатов от почти покрытой льдом Snowball Earth до почти свободной ото льда теплицы. Обнаружено, что доиндустриальный климат близок к оптимуму стабильности: потепление приводит к менее стабильному (более чувствительному) климату, как и охлаждение более чем на 2 К. Физически интерпретируя результаты, авторы обнаружили, что снижение стабильности для климатов холоднее доиндустриального происходит в основном из-за обратных связей альбедо и градиента температуры, а снижение стабильности для более тёплых климатов - в основном из-за обратной связи облаков. Эти результаты подразумевают, что палеоклиматические записи обеспечивают более сильное ограничение, чем было рассчитано в предыдущих исследованиях, что предполагает сокращение диапазона неопределённости чувствительности климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-50406-w

2023 год был самым тёплым за всю историю наблюдений в мире и вторым самым тёплым в Европе. Авторы применили эпидемиологические модели к данным о температуре и смертности в 823 смежных регионах из 35 стран, чтобы оценить связанную с жарой смертность в Европе в 2023 году по полу и возрасту, а также количественно оценить бремя смертности, которого удалось избежать благодаря адаптации общества к повышению температуры с 2000 года. Были оценены 47 690 (95%-ный доверительный интервал: 28 853–66 525) смертей, связанных с жарой, в 2023 году, что является вторым по величине бременем смертности в период исследования 2015–2023 гг., превзойдённым только к 2022 году. Авторы также оценили, что бремя смертности, связанное с жарой, было бы на +80,0% выше при отсутствии адаптации в текущем столетии, особенно среди пожилых людей (+100,7% среди людей в возрасте 80+ лет). Эти результаты подчёркивают важность исторических и текущих адаптаций в спасении жизней в течение недавних летних сезонов, а также необходимость разработки более эффективных стратегий для дальнейшего снижения смертности в предстоящие более жаркие летние сезоны.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41591-024-03186-1

Фракционный древесный покров облегчает отображение плотности леса и её изменений. Однако по-прежнему сложно оценить древесный покров по спутниковым данным, что приводит к существенным неопределённостям в анализе изменений лесного покрова. В этой статье был создан глобальный ежегодный набор данных о фракционном древесном покрове с 2000 по 2021 гг. с разрешением 250 м (GLOBMAP FTC). Ежегодные наблюдения MODIS были перестроены на уровне пикселей в общую фенологию и использованы для извлечения двенадцати признаков, которые могут различать деревья и травянистую растительность, что значительно снизило размерность признаков. Был собран массив обучающих данных, состоящий из 465,88 миллионов точек выборки из четырёх глобальных продуктов лесного покрова с высоким разрешением, для обучения модели нейронной сети прямого распространения для прогнозирования древесного покрова. По сравнению с наборами данных проверки, полученными из справочного набора данных USGS по глобальному покрову Земли за 2010 год, значения коэффициента детерминации R², средней абсолютной ошибки MAE и корня квадратного из среднеквадратичной ошибки RMSE составили 0,73, 10,55% и 17,98% соответственно. Этот набор данных можно применять для оценки изменений лесного покрова, включая как резкую потерю лесов, так и постепенное их увеличение.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-024-03671-9

В XXI веке прогнозируются широкое распространение засухи, вызванной глобальным потеплением, и удвоение уровня CO₂. Однако потенциальное взаимодействие между увеличением содержания CO₂ и уменьшением влажности почвы для функции растений неопределённо, поскольку предыдущие работы не смогли успешно разделить и количественно оценить эти два конкурирующих эффекта. Авторы оценили взаимодействие между влажностью почвы и содержанием CO₂, используя измерения стабильного изотопа углерода в растении Arabidopsis, выращенном при одновременной модуляции исчерпывающего диапазона обеих переменных. Результаты показали, что как увеличение содержания воды в почве, так и рост концентрации CO₂ увеличили изотопную дискриминацию, и что эффект влажности почвы не был затронут уровнем CO₂ и наоборот. Эти данные подтверждают, что изменения в записи изотопов углерода наземного органического вещества, сохранившегося в геологической летописи, лучше всего интерпретируются как происходящие из изменений в атмосферном CO₂.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01576-4

Новое исследование рассматривает, как самый распространённый элемент нашей атмосферы циркулирует через Северный Ледовитый океан, и как изменение климата может повлиять на этот процесс.

Фитопланктон небольшой, но мощный. Будучи одним из крупнейших переносчиков первичной продукции в океанах Земли, он преобразует солнечный свет и углекислый газ (CO₂) в химическую энергию, формируя основу водной пищевой цепи и ежегодно перемещая около 10 миллиардов метрических тонн углерода из атмосферы в глубины океана.

Несмотря на то, что азот является самым распространённым элементом в атмосфере Земли, он является ограничивающим фактором для роста фитопланктона в большей части океана. Это особенно актуально для Северного Ледовитого океана, где географические и климатические факторы способствуют особенно сложному циклу азота.

Арриго и др. (Arrigo et al.) рассматривают современные знания о том, как азот попадает в воды Арктики и изменяет формы, а также о том, как эта динамика может преобразиться при изменении климата.

Среди важнейших источников азота в Северном Ледовитом океане — горизонтальные потоки воды из других океанов, в частности Атлантического, который переносит в Арктику почти в четыре раза больше воды, чем Тихий океан. Другие источники включают подъём глубинных вод и реки.

Азот принимает множество форм в океане, включая многочисленные органические и неорганические виды, которые могут быть как растворёнными, так и твёрдыми. Ранней весной растворённый нитрат является основной формой азота на поверхности Арктики (но фитопланктон быстро потребляет его), а затем переходит к переработанному аммонию в качестве своего основного источника позже в течение сезона. Большая часть твёрдого органического азота, произведённого как побочный продукт роста фитопланктона, тонет и откладывается либо в отложениях, либо в глубокой воде вблизи морского дна. Этот органический азот может потребляться бактериями и трансформироваться в формы, которые могут возвращаться выше в толщу воды или обратно в атмосферу, чтобы продолжить цикл.

Авторы предполагают, что изменение климата будет всё больше влиять на азотный цикл Северного Ледовитого океана. Более частые арктические лесные пожары будут означать большие выбросы углерода и азота. Повышение уровня CO₂ в океане способствует закислению океана, что, вероятно, повлияет на нитрификацию (превращение аммония в нитрит и нитрат), хотя неясно, как именно. Таяние морского льда, вероятно, также будет иметь сложные эффекты: больше пресной воды, поступающей в океан, может привести к увеличению стратификации океана, но это также оставит большую часть океана открытой для ветра, что может увеличить перемешивание океана и уменьшить стратификацию. (Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, https://doi.org/10.1029/2024JG008088, 2024)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/the-many-adventures-of-nitrogen-in-the-arctic-ocean