Исследования в климатических камерах показывают, что влажность увеличивает опасность, но анализ показателей смертности среди населения говорит об обратном.

Прошлым летом, когда Северное полушарие переживало рекордную жару, статья в журнале Environmental Health Perspectives вызвала переполох среди учёных, изучающих риски жары для здоровья. В статье указывалось на поразительное несоответствие между двумя лагерями исследователей по вопросу о том, делает ли влажность более смертоносной жаркую погоду.

Физиологи нашли убедительные доказательства того, что влажность имеет значение: при заданной температуре большая влажность затрудняет поддержание организмом безопасной внутренней температуры и предотвращение теплового удара. Эпидемиологи, напротив, пришли к выводу, что температура сама по себе точно предсказывает показатели смертности, связанные с жарой; добавление влажности мало что делает для улучшения их прогнозов.

До упомянутой выше статьи «никто прямо не говорил: «Смотрите, эти две области развиваются параллельно с совершенно разными выводами»», — говорит её первый автор, климатолог Джейн Болдуин (Jane Baldwin) из Калифорнийского университета в Ирвайне, которая подчеркнула эту загадку на семинаре Колумбийского университета по экстремальной жаре в прошлом месяце. «И если так будет продолжаться, это может стать реальной проблемой для прогнозирования последствий изменения климата».

«Дебаты о влажности — это очень живые дебаты», — добавляет Крис Каллахан (Chris Callahan), учёный по системам Земли в Стэнфордском университете. «Мы на самом деле не знаем, какова роль влажности в формировании смертности».

Ставки в выяснении этого вопроса высоки. Повышение глобальной температуры подвергает всё больше людей риску смерти, связанной с жарой, и многие из самых жарких частей мира — например, Южная и Юго-Восточная Азия и Персидский залив — также испытывают удушающую влажность. В результате выводы учёных о роли влажности могут повлиять на всё: от пороговых значений для правительственных рекомендаций по жаре до рекомендуемых методов охлаждения.

Влажное тепло ощущается более угнетающим, чем сухое, и вполне логично, что оно будет более смертоносным: как только температура воздуха превышает примерно 35˚C, единственный способ, которым тело может эффективно охладиться, — это испарение пота. Чем больше воды содержится в воздухе, тем меньше пота может испаряться, что снижает его эффективность как механизма охлаждения.

Тем не менее, исследование 2019 года, в котором был проанализирован огромный набор данных о погоде и показателях смертности из 445 городов в 24 странах, многие из которых собирались десятилетиями, не обнаружило практически никакой связи между влажностью и смертностью после поправки на температуру. «Мы должны провести больше исследований, чтобы выяснить, почему», — говорит первый автор Бен Армстронг (Ben Armstrong), эпидемиолог-статистик Лондонской школы гигиены и тропической медицины.

Второе крупное исследование, опубликованное в 2023 году, пришло к аналогичному выводу: показатели теплового стресса, включающие влажность, не лучше, чем одна только температура, при оценке смертности в тёплый сезон в 604 местах в 39 странах. Исходя из данных, использованных в исследовании, исключение влажности «не даст вам предвзятого результата [смертности]», — говорит ведущий автор исследования, эпидемиолог-эколог Ана Виседо-Кабрера (Ana Vicedo-Cabrera) из Бернского университета.

Тем не менее, другие исследования утверждают, что влажность усугубляет эффект жары, и что у людей есть физиологический предел, выше которого они не могут переносить сочетание этих двух факторов. В основополагающей статье 2010 года были использованы принципы биофизики для теоретического обоснования того, что предел выживаемости человека, выше которого внутренняя температура начинает неконтролируемо расти, фактически поджаривая внутренние органы, наступает при температуре влажного термометра 35°C (температура влажного термометра включает в себя как тепло, так и влажность и измеряется с помощью термометра, шарик которого обёрнут мокрой тканью. Чем выше влажность, тем меньше охлаждается шарик за счёт испарения всей воды из ткани).

В 2022 году биометеоролог Дэн Вечеллио (Dan Vecellio), который сейчас работает в Университете Небраски в Омахе, и его коллеги из Университета штата Пенсильвания проверили предложенный порог эмпирически, изучая молодых здоровых людей в климатической камере. Наблюдая за добровольцами, постепенно повышая либо температуру, либо влажность в камере, исследователи подтолкнули их к точке перегиба, в которой их внутренняя температура начала расти до того, что в конечном итоге стало бы смертельной вершиной, если бы эксперименты не были остановлены. Команда пришла к выводу, что для молодых здоровых людей, имеющих лёгкую физическую активность, порог выживания в жаркой влажной среде был ниже, чем предполагалось ранее: 31° температуры влажного термометра, что может ощущаться как 40-50°C в зависимости от уровня влажности.

В последующем анализе Вечеллио и его коллеги использовали климатические модели для прогнозирования степени потепления, при которой глобальные «горячие точки» могут стать непригодными для жизни в условиях жаркой и влажной погоды: от потепления на 1,5°C в некоторых частях долины реки Инд и на Ближнем Востоке до потепления на 3°C на Среднем Западе США.

Одна из возможных причин, по которой эпидемиологи не увидели влияния влажности, заключается в том, что их наборы данных сильно смещены в сторону более прохладного и сухого Глобального Севера. Это может затруднить выявление смертельного воздействия влажности в странах Глобального Юга, где сложнее получить точные данные о смертности. (например, набор данных, использованный в анализах 2019 и 2023 годов, включает только одну африканскую страну и не включает Индию, Пакистан и Бангладеш, среди других густонаселенных и влажных азиатских стран). Некоторые исследователи также предполагают, что малоподвижный образ жизни на Глобальном Севере может означать, что для того, чтобы влажность проявила её опасности, необходимы чрезвычайно высокие температуры и уровни влажности.

Другая проблема заключается в том, что данные о температуре и влажности метеостанций, которые обычно используются эпидемиологами, не отражают условия, которым подвергаются люди, если они остаются в своих домах, говорит Олли Джей (Ollie Jay), физиолог из Сиднейского университета, соавтор недавней статьи Environmental Health Perspectives. «Это может быть одной из причин того, что мы на самом деле не видим особенно сильной связи [смертности] с влажностью».

Демографические данные тех, кто умирает в периоды сильной жары, также могут маскировать вредное воздействие влажности. Пожилые люди, на которых сегодня приходится большинство смертей, связанных с жарой в развитых странах, имеют пониженное потоотделение, что означает, что влажность может не так сильно влиять на их способность к охлаждению, как на молодых, здоровых людей с полным потоотделением.

Учитывая ограниченность данных, «отсутствие доказательств не является доказательством отсутствия», когда речь идёт об увеличении рисков из-за влажности, признаёт Виседо-Кабрера. В настоящее время она начинает исследование в Республике Гамбия, в ходе которого будет тщательно отслеживаться жизнь 60 человек, чтобы выяснить, изменяются ли физиологические признаки теплового стресса в зависимости от уровня влажности и как именно.

Какими бы ни были причины этого разрыва, выводы как из физиологии, так и из эпидемиологии всё равно могут помочь усилиям общественного здравоохранения, говорит Амрута Нори-Сарма (Amruta Nori-Sarma), учёный по охране окружающей среды в Школе общественного здравоохранения Бостонского университета, которая изучала влияние волн тепла на смертность на северо-западе Индии. «Индивидуальная точка зрения», представленная в выводах физиологов, например, утверждает, что следует подчёркивать необходимость дополнительного потребления воды для восполнения жидкости, потерянной при потоотделении. С другой стороны, «эпидемиологический анализ может потенциально способствовать более масштабным вмешательствам», говорит она, например, открытию охлаждающих центров с кондиционированием воздуха в зависимости от температуры для предотвращения всплесков смертности, которые хорошо документированы в эпидемиологических исследованиях.

Вечеллио говорит, что учёные и правительства не должны ждать, пока головоломка будет решена, чтобы действовать. «Люди уже умирают от жары», — говорит он. «Нам нужно найти способы защитить людей во время экстремальных тепловых явлений уже сейчас».

Ссылка: https://www.science.org/content/article/does-humidity-make-heat-more-deadly-scientists-are-divided

В этом исследовании рассматривается важнейшая глобальная проблема адаптации к изменению климата путём оценки недостатков в текущих методологиях оценки затрат на адаптацию. Широкие оценки выявляют существенный дефицит инвестиций в стратегии адаптации, подчёркивая необходимость точного анализа затрат для руководства эффективной разработкой политики. Используя протокол PRISMA 2020 и дополняя его инструментом prismAId, автор в этом обзоре систематически анализирует недавнюю эволюцию методологий оценки затрат с использованием современного генеративного искусственного интеллекта. Подход, улучшенный с помощью искусственного интеллекта, способствует быстрому и воспроизводимому расширению исследований. Анализ выявляет значительное географическое и секторальное неравенство в исследованиях затрат на адаптацию к изменению климата с заметной недопредставленностью важнейших областей и секторов, наиболее уязвимых к воздействию климата. В исследовании также подчёркивается преобладающая зависимость от вторичных данных и отсутствие всеобъемлющей количественной оценки неопределённости в экономических расчётах, что указывает на срочную необходимость в методологических улучшениях. В нём делается вывод о том, что расширение анализа за пределы простой проверки того, что выгоды превышают затраты, имеет решающее значение для поддержки эффективной адаптации к изменению климата. Если оценивать рентабельность инвестиций в адаптацию, станет возможным расставить приоритеты в этих инвестициях не только по сравнению с аналогичными вмешательствами, но и в более широком спектре государственных расходов.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2225-1154/12/8/116

Климатические обратные связи за исторический период (здесь определяется как 1850–2014 гг.) были исследованы в больших ансамблях исторических и единичных экспериментов по воздействию (hist-ghg, hist-aer и hist-nat), с 47 членами для каждого эксперимента. В историческом ансамбле со всеми воздействиями обнаружен диапазон оценочной эффективной чувствительности климата (EffCS) примерно от 3 до 6 К, значительный разброс обусловлен исключительно неопределённостью начальных условий. Разброс в EffCS связан с различными структурами температуры поверхности моря, наблюдаемыми в ансамбле из-за их влияния на различные процессы обратной связи. Например, уровень полярного усиления сильно коррелирует с количеством растаявшего морского льда на градус глобального потепления. Этот механизм связан с большим разбросом в коротковолновых обратных связях ясного неба и является основным фактором различной эффективности воздействия, наблюдаемой для разных агентов воздействия, хотя в HadGEM3-GC3.1-LL показано, что эти различия в эффективности воздействия невелики. Распространение в других обратных связях также исследуется, при этом уровень потепления тропической поверхности моря сильно коррелирует с обратными связями длинноволнового ясного неба, а локальные температуры воздуха на поверхности хорошо коррелируют с распространением обратных связей радиационного эффекта облаков. Метрики, используемые для понимания распространения в обратных связях, также могут помочь объяснить несоответствие между обратными связями, наблюдаемыми в моделировании исторического эксперимента, и смоделированной оценкой обратных связей, наблюдаемой в реальном мире, полученной из эксперимента только с атмосферой, предписанного с наблюдаемыми температурами поверхности моря (называемого amip-piForcing).

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024JD041137

Волны тепла и засушливые периоды являются основными климатическими опасностями с далеко идущими последствиями для здоровья, экономики, сельского хозяйства и экосистем. Частота сложных жарких и сухих лет в Европе возросла в последние годы. Авторы представляют исследование прошлых экстремальных летних периодов и сравнивают их с будущими климатическими условиями. Использованы данные реанализа (2001–2022 гг.) и данные моделирования при трёх уровнях глобального потепления: +1,2°C, +2°C и +3°C для девяти выбранных субрегионов. Основные выводы указывают на значительное увеличение частоты большинства экстремальных прошлых случаев при сценариях потепления на 2°C и 3°C. Для определённых лет вероятность возникновения возрастает в 5–6 раз с 2°C до 3°C. Более того, анализ показывает заметный сдвиг на север в климатологии жарких и сухих летних периодов при потеплении на 3°C. Ожидается, что жаркий и сухой климат, наблюдаемый в Восточной Европе в нынешних условиях, распространится на значительные части побережья Балтийского моря, Финляндии и Скандинавии.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01575-5

Новые исследования показывают, что, хотя повышение осветления морских облаков может временно снизить тепловой стресс на региональном уровне, этот метод имеет непредсказуемые и далеко идущие последствия.

Осветление морских облаков — это геоинженерный метод, направленный на борьбу с последствиями изменения климата. Он заключается в распылении аэрозолей, таких как частицы морской соли, в облака над океанами. Эти «осветлённые» облака отражают больше радиации обратно в космос, позволяя Земле охлаждаться.

Новое исследование в Nature Climate Change, посвящённое западному побережью США, показало, что хотя осветление морских облаков может принести некоторое облегчение от воздействия летней жары, его эффективность снижается при более высоких температурных режимах.

Уязвимое западное побережье

Авторы использовали версию 2 модели Community Earth System Model для воспроизведения осветления морских облаков в двух местах: у берегов Калифорнии и Алеутских островов Аляски. Решение моделировать именно эти места было обусловлено тем фактом, что они регулярно испытывают волны тепла.

Исследователи моделировали современные условия, а также условия «потепления середины века», прогнозируемого примерно на 2050 год. Они обнаружили, что осветление морских облаков в нынешних условиях привело к снижению летнего теплового стресса как в Калифорнии, так и на Алеутских островах.

Но моделирование 2050 года не предсказало никакого похолодания в целевых регионах, а в других регионах фактически привело к «усугублению теплового стресса и более жаркому лету, чем прогнозировалось в случае глобального потепления». Регионы, затронутые осветлением морских облаков во время моделирования потепления середины века в Калифорнии и на Аляске, включали северо-восточную Азию, Европу и центральную часть США.

Далеко идущие результаты

«Эти результаты показывают, насколько неинтуитивным может быть осветление морских облаков, поскольку желаемые воздействия, которые, казалось бы, являются логичными, могут иметь не единственное проявление», — сказала Джессика Ван (Jessica Wan), первый автор исследования и аспирант Института океанографии им. Скриппса.

Говиндасами Бала (Govindasamy Bala), профессор Центра атмосферных и океанических наук Индийского научного института, также отметил непредсказуемые и далеко идущие последствия осветления морских облаков в условиях меняющегося климата. Изменения в атмосферных и океанических циркуляциях, а также такие факторы, как облачность, сказал он, сделали побочные эффекты осветления морских облаков трудно предсказуемыми. «Из-за этих изменений в базовом климате», — объяснил он, — «вероятны непредусмотренные последствия».

Бала, который не принимал участия в новом исследовании, также отметил, что осветление морских облаков может привести к изменениям в таких разнообразных явлениях, как продуктивность морского планктона и время и интенсивность индийского муссона.

Ограничения регионального моделирования

Некоторые учёные, изучающие атмосферу, поощряли тонкий подход при интерпретации региональных исследований, подобных этому.

Харуки Хирасава (Haruki Hirasawa), научный сотрудник кафедры атмосферных и климатических наук Вашингтонского университета, не принимавший участия в исследовании, сказал, что климатический эффект регионального осветления морских облаков сильно зависит от места вмешательства, как это было доказано в исследовании 2009 года, проведённом исследователями Эксетерского университета.

«Я бы предостерёг от обобщения этих результатов», — сказал Хирасава.

Хирасава также добавил, что смоделированные реакции Атлантической меридиональной термохалинной циркуляции (АМТЦ) на осветление морских облаков в условиях потепления «разнообразны и часто нелинейны».

АМТЦ — один из важнейших путей переноса тепла и солёности океана от полюсов к экватору. В новом исследовании потеря эффективности осветления морских облаков в первую очередь обусловлена реакциями АМТЦ. И поскольку существуют неопределённости, связанные с смоделированными реакциями АМТЦ, Хирасава сказал, что он осторожен с предположением, что региональное осветление морских облаков снизит свою эффективность в более тёплом мире.

Ещё одним ограничением нового исследования является историческое отсутствие данных из Глобального Юга, сказал Роберт Вуд (Robert Wood), профессор кафедры атмосферных и климатических наук Вашингтонского университета, не принимавший участия в исследовании. Вуд объяснил, что исторически исследования в области осветления морских облаков были «очень ограничены небольшим сообществом элитных, ведущих учёных в самых богатых странах с доступом к ресурсам».

Развивающиеся страны, которые часто более уязвимы к изменению климата, имеют ограничения по ресурсам и, следовательно, ограниченные возможности для прогнозирования и анализа последствий изменения климата для своих регионов. «Нам необходимо создать протоколы моделирования и возможности, которые позволят обмениваться данными и способствовать использованию данных на Глобальном Юге», — добавил Вуд.

Ссылка: https://eos.org/articles/cloud-brightening-could-have-unintended-effects-in-a-warming-world

Качественные субсезонные прогнозы имеют решающее значение для различных секторов общества, но представляют собой грандиозную научную задачу. В последнее время прогнозы моделей прогнозирования погоды на основе машинного обучения превосходят самые успешные численные прогнозы погоды, созданные Европейским центром среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF), но пока не превзошли обычные модели в субсезонных временных масштабах. В этой статье представлена FuXi Subseasonal-to-Seasonal (FuXi-S2S), модель машинного обучения, которая обеспечивает глобальные ежедневные средние прогнозы до 42 дней, охватывающие пять атмосферных переменных верхних слоёв воздуха на 13 уровнях давления и 11 поверхностных переменных. FuXi-S2S, обученная на 72 годах ежедневной статистики из данных реанализа ECMWF ERA5, превосходит современную модель ECMWF Subseasonal-to-Seasonal в ансамблевых средних и ансамблевых прогнозах для общего количества осадков и исходящей длинноволновой радиации, что значительно улучшает глобальный прогноз осадков. Улучшенная производительность FuXi- S2S может быть в первую очередь обусловлена её превосходной способностью улавливать неопределённость прогноза и точно предсказывать осцилляции Маддена-Джулиана, расширяя хорошее предсказание этой осцилляции с 30 до 36 дней. Более того, FuXi-S2S не только улавливает реалистичные удалённый связи с осцилляцией Маддена-Джулиана, но и выступает в качестве ценного инструмента для обнаружения сигналов-предшественников, предлагая исследователям идеи и потенциально устанавливая новую парадигму в исследованиях наук о системе Земли.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-50714-1

В контексте глобального потепления арктический морской лёд стремительно тает, а возможности навигации по арктическому судоходному маршруту продолжают расти. Здесь авторы объединили данные о климате и судоходности и использовали сценарии низких и средних выбросов для анализа состояния морского льда и судоходности с 2023 по 2100 гг., уделяя особое внимание судам Polar Class 7 (судам для летней и осенней эксплуатации в тонком многолетнем льду) и открытой воде. Результаты показывают, что движение морского льда ухудшает судоходность. Суда Polar Class 7 смогут плавать по арктическим проходам в течение всех сезонов, за исключением весны 2065 года, в то время как для судов открытой воды существует сравнительное преимущество Северного морского пути. Оптимальные маршруты для судов Polar Class 7 с 2065 по 2100 гг. больше распределены в сторону Центральной Арктики. Они могут значительно изменить структуру глобальных судоходных сетей и международной торговли между Азией, Европой и Америкой.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01557-7

Природные решения признаны актуальными для пространственного планирования в решении общественных проблем, хотя их внедрение ограничено и фрагментировано в некоторых тематических исследованиях, а трудности возникают при их внедрении и введении в действие. Представлен обзор литературы для изучения того, как природные решения рассматривались для их внедрения и введения в действие в пространственном планировании и как они включались в различные политические инструменты и использовались для решения проблем адаптации к изменению климата. Результаты подчёркивают: во-первых, обзор способствовал преодолению разрыва во внедрении и введении в действие природных решений, предлагая новую трёхмерную систему категоризации для руководства выбором подходящих принципов природных решений для удовлетворения запросов общества; во-вторых, это исследование всё ещё выявило пробелы в некоторых областях политики, несмотря на усилия по широкому применению природных решений в различных политических инструментах адаптации к изменению климата. В целом, обзор далее подчёркивает необходимость будущих исследований, направленных на мониторинг и оценку эффективности природных решений для адаптации к изменению климата.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s13280-024-02052-1

В контексте глобального потепления ускоренная деградация многолетней мерзлоты в Приарктическом регионе высвобождает значительное количество углерода. InSAR может косвенно отражать деградацию многолетней мерзлоты, отслеживая её деформацию. В этом исследовании были выбраны три типичных региона многолетней мерзлоты в Северной Америке: Северный склон Аляски, Северное Большое Медвежье озеро и Южное озеро Ангикуни. Эти регионы охватывают ряд ландшафтов многолетней мерзлоты, от тундры до хвойных лесов и лишайниково-мшистых лесов, и авторы использовали данные Sentinel-1 SAR с 2018 по 2021 гг. для определения их деформации. В процессе из-за длительного снежного покрова в многолетней мерзлоте в Приарктическом регионе были использованы только данные SAR, собранные летом, и применена двухэтапная стратегия выбора интерферограммы для смягчения результирующей временной декорреляции. Северный склон Аляски продемонстрировал выраженное проседание вдоль прибрежных аллювиальных равнин и подъём в районах с осушенными термокарстовыми озёрными бассейнами. В Северном Большом Медвежьем озере, пострадавшем от лесных пожаров, имели место ускоренные темпы проседания, что свидетельствует о глубоком и продолжительном влиянии лесных пожаров на деградацию многолетней мерзлоты. Лишайниковые и моховые ландшафты южного озера Ангикуни продемонстрировали умеренное проседание. Представленные результаты InSAR показывают, что более трети площади многолетней мерзлоты в североамериканской исследуемой области деградирует и что многолетняя мерзлота в различных ландшафтах имеет различные закономерности деформации. При мониторинге деградации крупномасштабной многолетней мерзлоты крайне важно учитывать уникальные характеристики каждого ландшафта.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/16/15/2809

Два десятилетия спутниковых наблюдений с высоким разрешением и модельных исследований климата выявили сильную обратную связь океан-атмосфера, опосредованную мезомасштабными процессами океана, включая полупостоянные и извилистые фронты температуры поверхности моря, мезомасштабные вихри и нити. Обмены между воздухом и морем скрытым и явным теплом, импульсом и углекислым газом, связанные с этим так называемым мезомасштабным взаимодействием воздух-море, являются устойчивыми вблизи основных западных пограничных течений, фронтов Южного океана и экваториальных и прибрежных зон апвеллинга, но они также повсеместны над участками Мирового океана, где активны мезомасштабные процессы. Современные теории, основанные на быстро развивающихся возможностях наблюдений и моделирования, установили важность мезомасштабных и фронтальных процессов взаимодействия воздух-море для понимания крупномасштабной циркуляции океана, биогеохимии и изменчивости погоды и климата. Однако остаётся множество проблем для точной диагностики, наблюдения и моделирования мезомасштабного взаимодействия воздух-море с целью количественной оценки его воздействия на крупномасштабные процессы. В статье представлен всесторонний обзор ключевых аспектов, касающихся мезомасштабного взаимодействия воздуха и моря, обобщены текущие знания с оставшимися пробелами и неопределённостями, а также даны рекомендации по теоретическим, наблюдательным и модельным стратегиям для будущих исследований взаимодействия воздуха и моря.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/36/7/JCLI-D-21-0982.1.xml