Прогнозы климатической модели (или модели земной системы) всё чаще используются для планирования адаптации к изменению климата и оценки воздействия. В рамках этого процесса многие конечные пользователи оценивают подмножество построенных с помощью даунскейлинга климатических прогнозов, не осознавая последствий методологии уменьшения масштаба для статистики или результатов событий. Подходы к определению подмножества глобальных климатических моделей для использования часто фокусируются на значениях из необработанных моделей, а не из их подвергнутых даунскейлингу аналогов, другими словами, предполагая, что статистическое распределение ансамбля нескольких моделей не меняется после уменьшения масштаба. Это исследование показывает, что подвергнутый даунскейлингу ансамбль, как правило, сохраняет распределение изменений как необработанный ансамбль, но отдельные модели при этом могут существенно отличаться. Чтобы неспециалисты могли интерпретировать результаты с соответствующим уровнем уверенности, авторы рекомендуют учитывать эту возможность при выборе методов отбора подмножеств и обеспечивать надлежащие описания соответствия поставленной задаче и существенных оговорок в релевантных для принятия решений сделанных с помощью даунскейлинга климатических прогнозах.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL116492

Урбанизация изменяет характер осадков, влияя на термические, динамические и химические процессы в атмосфере. Однако её влияние на режимы осадков, особенно в субдневном масштабе, плохо изучено. В этой работе использован пространственно непрерывный набор спутниковых данных об осадках с высоким разрешением для изучения вызванных урбанизацией сдвигов в интенсивности осадков в городах мира. Было показано, что урбанизация обычно вызывает асимметричные сдвиги, увеличивая события с меньшей интенсивностью и уменьшая с большей, с отчётливыми закономерностями в тропических муссонных регионах. Эти сдвиги, в первую очередь обусловленные изменениями в частоте событий, приводят к снижению изменчивости осадков в городских районах, особенно в городах с умеренным климатом и в городах с более высоким уровнем урбанизации. Анализ субдневных масштабов показывает, что осадки с меньшей интенсивностью наиболее заметно увеличиваются ранним утром, в то время как события с большей интенсивностью уменьшаются ближе к вечеру, ослабляя суточную изменчивость осадков. Эти результаты предоставляют важные данные наблюдений о том, как урбанизация изменяет режимы осадков, и подчёркивают необходимость адаптивных стратегий управления городскими водными ресурсами.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-61053-0

Генерация талой воды на поверхности ледниковых щитов влияет на их вклад в глобальное изменение уровня моря. Генерация талой воды по всему ледяному покрову до сих пор в основном количественно оценивалось региональными климатическими моделями. Здесь представлен 31-летний (1992–2023 гг.) временной ряд ежедневного наблюдаемого со спутника потока талой воды на поверхности Гренландского и Антарктического ледяных щитов. Годовой объём талой воды в Гренландии значительно увеличился с усилением таяния в северных бассейнах, в котором доминируют отрицательная фаза североатлантического колебания и повышенный поток талой воды в западных бассейнах, вызванный сокращением арктического морского льда. В Восточной Антарктиде высокие скорости таяния с 2000 года объясняются вторжениями тёплого воздуха из Южного океана из-за аномальной атмосферной циркуляции, связанной с отрицательной южной кольцевой модой и восстановлением антарктической озоновой дыры. Этот регион, ранее менее подверженный таянию на поверхности, стал горячей точкой таяния, что потенциально приводит к запруживанию талой воды и будущей дестабилизации шельфового ледника.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-025-02364-4

Понимание глобальных закономерностей осадков имеет решающее значение для решения проблем, связанных с последствиями изменения климата и обеспечения водной и продовольственной безопасности. В этом исследовании анализируются пространственно-временные вариации, стационарность, гетероскедастичность* и изменения распределения глобальных осадков с 1891 по 2019 гг. с использованием нескольких статистических подходов. Пространственно-временной анализ глобальной изменчивости осадков выявил разнонаправленные тенденции: в 32% и 21% регионов мира наблюдалось статистически значимое увеличение (p < 0,05) и уменьшение осадков соответственно (на основе модифицированного теста Манна-Кендалла). Тенденции осадков в основном увеличивались, особенно выраженные на широте 30° с. ш. Временные сдвиги режима, выявленные с помощью тестов Петитта и анализа CUSUM, преимущественно группировались между 1955 и 1987 гг., в течение которых в 38% регионов мира наблюдались значительные изменения осадков. Оценки стационарности далее указали на нестационарное поведение в 78% изученных регионов на основе тестов ADF и KPSS, что предполагает широко распространённую временную зависимость в структурах осадков. Эти результаты в совокупности подчёркивают как пространственную неоднородность, так и временную нестационарность, характеризующие современные гидроклиматические изменения. Глобальный анализ осадков выявил выраженную пространственную неоднородность, при этом только 7% регионов демонстрируют регулярную концентрацию осадков по сравнению с 60% с умеренной концентрацией и 33% демонстрируют нерегулярные режимы на основе индекса PCI. Временной анализ выявил значительный сдвиг (p < 0,05) в сторону всё более нерегулярных структур в последние десятилетия, что предполагает усиление гидроклиматической изменчивости при изменении климата. Изучение статистических распределений по временным точкам разрыва показало значительные изменения в 59% случаев, особенно сконцентрированных в северной Азии (увеличение), северной/северо-восточной части Северной Америки (в основном увеличение), Южной Америке, на Ближнем Востоке (в основном уменьшение) и в Африке (в основном уменьшение). Эти результаты в совокупности демонстрируют как увеличение пространственно-временной изменчивости осадков, так и фундаментальные изменения в статистических свойствах с заметными региональными различиями в изменениях распределения. Наблюдаемые структуры гетероскедастичности ещё больше подчёркивают нестационарную природу современных режимов осадков.

*Неоднородность наблюдений, выражающаяся в неодинаковой (непостоянной) дисперсии случайной ошибки регрессионной модели

.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-025-06050-5 

Понимание пространственно-временного взаимодействия между продолжительностью экстремальных осадков и частотой дождливых дней (т. е. относительного числа дней, в которые превышен минимальный суточный порог осадков) имеет решающее значение для прогнозирования гидрологических рисков в условиях меняющегося климата. Авторы анализируют данные реанализа ERA5 и используют процентильные пороги для определения экстремальных осадков в дневном масштабе, исследуя глобальные закономерности продолжительности экстремальных осадков в областях, классифицированных по частоте дождливых дней. Представленный анализ показывает, что увеличение частоты дождливых дней, как правило, связано с более крутым спадом распределения продолжительности и более низкими средними продолжительностями, за исключением областей с частотой, превышающей 0,8, где средняя продолжительность немного увеличивается. Эта общая отрицательная корреляция в основном обусловлена ​​ограничениями в наличии атмосферной влаги, в то время как аномальное увеличение областей с высокой частотой дождливых дней объясняется их концентрацией в низкоширотных регионах, где экстремальные осадки имеют большую продолжительность. Дальнейший анализ выявляет отчётливую широтную дихотомию в рамках этого явления: регионы средних широт (30°–60°) демонстрируют сильную линейную отрицательную корреляцию (r = − 0,77), регулируемую динамикой синоптического масштаба и системами осадков, модулированными ветром. Напротив, регионы низких широт (0°–30°) демонстрируют нелинейную (сначала увеличивающуюся, а затем уменьшающуюся) связь со значительной корреляцией (r = 0,63) между этими продолжительностями и усиленными годовыми циклами осадков, как правило, связанными с механизмами кластеризации сезонных осадков. Тесты пороговой чувствительности подтверждают надёжность этих результатов, за исключением низких широт и порогового значения 99-го процентиля из-за ограниченной выборки данных. Наборы данных MSWEP и PERSIANN также тестируются с получением схожих результатов. Эти выводы могут повысить точность прогнозирования экстремальных осадков и дать информацию для регионального управления рисками наводнений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-025-06644-z

Очевидно, что климат меняется быстро, но не так ясно, как быстро экосистемы смогут реагировать и адаптироваться. Виды могут меняться в ответ на климат, но эти реакции могут быть нелинейными или запаздывающими, а временные масштабы, в которых изменяются экосистемы, не очень хорошо изучены. Фастович и др. (Fastovich et al.) использовали записи окаменелой пыльцы, охватывающие 600 000 лет, и спектральный анализ, чтобы определить, как растительность реагирует на изменение климата в разных временных масштабах. В этой записи растительность реагировала в масштабах времени от сотен до десятков тысяч лет, но не в масштабах времени короче примерно 150 лет, что говорит о том, что опасения по поводу отставания экосистем от быстрого изменения климата обоснованы.

Динамика климата и экосистем различается в разных временных масштабах, но исследования динамики растительности, обусловленной климатом, обычно фокусируются на отдельных временных масштабах. Авторы разработали подход на основе спектрального анализа, обеспечивающий детальные оценки временных масштабов, в которых растительность отслеживает изменение климата, от 10¹ до 10⁵ лет. Они сообщают о динамическом сходстве растительности и климата даже на столетних частотах (от 149⁻¹ до 18 012⁻¹ год⁻¹, то есть один цикл за 149–18 012 лет). Точка разрыва в обороте растительности (797⁻¹ год⁻¹) совпадает с точкой разрыва между стохастическими и автокоррелированными климатическими процессами, что предполагает, что экологическая динамика регулируется климатом на этих частотах. Повышенный оборот растительности на тысячелетних частотах (4650⁻¹ год⁻¹) подчёркивает риск резких реакций на изменение климата, тогда как расхождение связи растительности и климата на частотах >149⁻¹ год⁻¹ может указывать на долгосрочные последствия антропогенного изменения климата для функционирования экосистемы и биоразнообразия.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr6700

Городские зелёные насаждения имеют важное значение для регулирования температуры поверхности земли, но современные исследования часто игнорируют их структурную сложность и воспринимаемую доступность для людей. Чтобы преодолеть этот пробел, данное исследование использует две взаимодополняющие метрики: полученный со спутника нормализованный индекс разницы растительности (Normalized Difference Vegetation Index, NDVI) и индекс зелёного вида на уровне улицы (Green View Index, GVI), которые используются для оценки городской тепловой среды Гуанчжоу. Были выявлены различные статистические и пространственные закономерности распределения NDVI и GVI среди районов Гуанчжоу, Китай. Значения NDVI варьировались от 0,12 до 0,64, а значения GVI от 0,18 до 0,47. Температура поверхности земли варьировалась от 27,61 до 41,99 °C, при этом глобальный индекс Морана I 0,96 означает надёжную пространственную автокорреляцию. Для оценки влияния городской морфологии на температуру поверхности земли были использованы три регрессионные модели, при этом многомасштабная географически взвешенная регрессия продемонстрировала превосходную производительность с коэффициентом детерминации R² = 0,727, AICc (corrected Akaike Information Criterion) = 2185,43 и RSS (residual sum of squares) = 328,11. Результаты регрессии показали, что плотность застройки и средний объём застройки положительно связаны с температурой поверхности земли. Напротив, GVI и NDVI демонстрируют отрицательные ассоциации. Это исследование объединяет вертикальные (NDVI) и горизонтальные (GVI) точки зрения на озеленение с городскими морфологическими характеристиками, предлагая градостроителям действенные идеи для улучшения зелёной инфраструктуры и более эффективной компенсации эффекта городского острова тепла.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-025-07904-8

Вследствие сложности атмосферной системы, текущие числовые модели прогнозирования погоды испытывают трудности с точными прогнозами. Авторы представляют FengWu, глобальную среднесрочную систему прогнозирования на основе искусственного интеллекта, использующую мультимодальное и многозадачное обучение для моделирования атмосферной динамики с пространственным разрешением 0,25° на 13 уровнях давления. Чтобы уменьшить проблему накопления ошибок, был реализован механизм буфера воспроизведения с высокой вычислительной эффективностью. Эти усовершенствования позволяют FengWu превосходить детерминированные прогнозы, подготовленные Европейским центром среднесрочных прогнозов погоды с моделью высокого разрешения, Pangu-Weather and GraphCast. Кроме того, для решения проблемы прогностической неопределённости разрабатывается FengWu-Ensemble с использованием модели условной диффузии, генерирующей надёжные многочленные прогнозы на основе детерминированных прогнозов. Сравнительные оценки с Integrated Forecasting System Ensemble показывают, что FengWu-Ensemble достигает превосходной производительности по нескольким метеорологическим переменным и оценочным показателям. Эти результаты свидетельствуют, что FengWu имеет большой потенциал для улучшения как детерминированного, так и вероятностного прогнозирования погоды. 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02502-y

«Год появления» Ye определяется как год начала будущего периода, в течение которого осадки постоянно превышают максимальное значение прошлого исторического периода. Годы появления будущих антропогенных изменений среднегодового количества осадков (Pav) и годового максимального количества однодневных осадков (P1d) были спрогнозированы с использованием глобальных атмосферных моделей высокого разрешения с размером сетки 20 км и 60 км для периода 1950-2099 гг. В общей сложности 10 000 рандомизированных временных рядов, представляющих временную эволюцию десятилетней естественной изменчивости, позволили напрямую определить оценочные распределения частот на основе точек сетки. Ye как для Pav, так и для P1d обычно происходят раньше в высоких широтах, чем в других местах, а Ye(P1d) - позже, чем Ye(Pav). Ye(P1d) охватывает большую площадь, чем Ye(Pav), и Ye(P1d) может произойти раньше в тропиках и средних широтах, чем Ye(Pav). Ye происходит раньше в сценариях с более высокими антропогенными выбросами, чем в сценариях с более низкими выбросами.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-025-01128-3

Представлена ​​глобальная климатология аэрозолей, полученная в результате шести лет (октябрь 2018 г. – октябрь 2024 г.) наблюдений спутника Ice, Cloud, and land Elevation Satellite-2 (ICESat-2) с использованием алгоритма машинного обучения U-Net Convolutional Neural Network (CNN) для распознавания облаков и аэрозолей (Cloud–Aerosol Discrimination, CAD). Несмотря на то, что ICESat-2 изначально задумывался как альтиметрическая миссия с одноволновым маломощным лазером с высокой частотой повторения, ICESat-2 эффективно фиксирует глобальные закономерности распределения аэрозолей и может предоставить ценную информацию для преодоления разрыва в наблюдениях между миссиями Cloud–Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations (CALIPSO) и Earth Cloud, Aerosol and Radiation Explorer (EarthCARE) для поддержки разработки будущих миссий космических лидаров. Подход машинного обучения превосходит традиционные методы порогового определения, особенно в сложных условиях облаков, окутанных аэрозолем, благодаря более тонкому пространственно-временному разрешению. Полученные результаты показывают, что ежегодно в поясе между 60° ю.ш. и 60° с.ш. 78,4%, 17,0% и 4,5% аэрозолей находятся в диапазонах высот 0–2 км, 2–4 км и 4–6 км соответственно. Региональные анализы охватывают Аравийское море, Аравийский полуостров, Южную Азию, Восточную Азию, Юго-Восточную Азию, Америку и тропические океаны. Вертикальные структуры аэрозолей показывают сильный трансатлантический перенос пыли из Сахары летом и перенос дыма от сжигания биомассы из саванны в сухие сезоны. Морские аэрозольные пояса наиболее заметны в тропиках, что контрастирует с более ранними сообщениями о максимумах Южного океана. В данной работе подчёркивается важность вертикального распределения аэрозоля, необходимого для более точной количественной оценки влияния взаимодействия аэрозоля и облаков на радиационное воздействие с целью совершенствования глобальных климатических моделей.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/17/13/2240