Арктика быстро нагревается, значительно сокращая баланс массы поверхности Гренландского ледяного щита и увеличивая его вклад в глобальное повышение уровня моря. Поскольку ожидается, что эти тенденции сохранятся, важно изучить реакцию баланса массы поверхности Гренландского ледяного щита на прогнозируемое потепление климата. Авторы сравнили прогнозы по трём полярным региональным климатическим моделям, RACMO, MAR и HIRHAM, опирающиеся на модель Community Earth System Model CESM2 при сценарии сильного потепления (SSP5-8.5, 1970–2099 гг.). Они раскрывают различные смоделированные балансы массы поверхности к 2100 году, включая двукратно большую ежегодную потерю поверхностной массы в MAR (−1735 Гт/год) и HIRHAM (−1698 Гт/год) по сравнению с RACMO (−964 Гт/год). Расхождения в первую очередь обусловлены различиями в прогнозируемом стоке, вызывающими положительную обратную связь между таянием и альбедо и последующее смоделированное расширение зоны абляции. Кроме того, обнаружены различные реакции смоделированного накопления талой воды на аналогичное атмосферное потепление. Представленный анализ предлагает чёткие пути для разработки моделей с целью дальнейшего улучшения прогнозов баланса массы поверхности и вклада в повышение уровня моря.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL111902

До эпохи спутников реконструкции уровня Мирового океана зависели от записей мареографов и гидрографических наблюдений на месте. Однако доступные реконструкции среднего уровня Мирового океана, использующие разные методы, указывают на разброс тренда уровня моря за 1900–2008 гг. (1,3 ∼ 2,0 мм в год). С лучшим пониманием причин изменения уровня моря авторы реализовали улучшенную реконструкцию уровня моря, основываясь на предыдущей работе Чёрча и Уайта (Church and White), и включили три дополнительных фактора: «отпечатки» уровня моря, структуры изменения климата стереодинамического уровня моря и более полные оценки локального вертикального движения суши. Тенденция новой реконструкции среднего уровня Мирового океана составляет 1,6 ± 0,2 мм в год (уровень достоверности 90%) за 1900–2019 гг., что соответствует сумме вкладов уровня моря, основанных на наблюдениях, в размере 1,5 ± 0,2 мм в год. Более низкий тренд из новой реконструкции по сравнению с более ранним результатом Чёрча и Уайта в основном обусловлен обновлённой коррекцией вертикального движения суши. Включение «отпечатков» уровня моря и моделей изменения климата стереодинамического уровня моря являются основными факторами, способствующими повышению качества региональной реконструкции. Несмотря на закрытие бюджета среднего уровня Мирового океана с точки зрения долгосрочной тенденции с 1900 года, это исследование показывает расхождения между трендами из доступных реконструкций среднего уровня Мирового океана и суммой независимых вкладов, основанных на наблюдениях за различные периоды в ХХ веке, например, расхождение в начале ХХ века, которое может быть связано с возможным смещением в оценке компонента наземного льда. Разработанная здесь методология реконструкции, протестированная с использованием синтетических полей уровня моря, может предоставить многообещающий способ выявления потенциальных смещений в отдельных компонентах уровня моря, ограниченных доступными глобальными наблюдениями мареографов.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/24/JCLI-D-23-0410.1.xml

Недавно началось двухдесятилетнее накопление пресной воды в круговороте Бофорта в Северном Ледовитом океане. Авторы использовали спутниковые наблюдения и моделирование, чтобы показать, что изменения в ветровом режиме и сокращение площади морского льда приводят к накоплению пресной воды вблизи экспортных шлюзов в Северную Атлантику. Эта формирующаяся буферная зона играет важную роль в корректировании распространения пресной воды в субполярную Северную Атлантику.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-024-01592-1

Совокупные засухи и волны тепла привлекли всеобщее внимание из-за своих катастрофических последствий. Однако мало исследований было посвящено изучению неравенства в подверженности совокупным засухам и волнам тепла в условиях изменения климата. Авторы выявили значительное неравенство между регионами с низким и высоким доходом с точки зрения возникновения глобальных эпизодов совокупных засухи и волны тепла с использованием наблюдений и климатических моделей. Обнаружено, что регионы с низким доходом испытали 377%-ное [351–403%] увеличение частоты совокупных засух и волн тепла с 1981 по 2020 гг., что в два раза больше, чем рост, наблюдаемый в регионах с высоким доходом (184% [153–204%]). Это неравенство в значительной степени объясняется аналогичным неравенством в возникновении засух, а не в возникновении волн тепла. Атрибуция изменения климата предполагает, что антропогенное потепление удвоило частоту совокупных засух и волн тепла в 31% [14–50%] регионов с низким доходом по сравнению с всего лишь 4,7% [0,9–8,3%] регионов с высоким доходом. Частота совокупных засух и волн тепла не увеличилась бы в регионах с низким доходом без антропогенного изменения климата, но всё равно возросла бы в регионах с высоким доходом.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01894-7

Схемы параметризации в моделях общей циркуляции необходимы для охвата облачных процессов и формирования осадков, но демонстрируют давно известные смещения. Здесь разработан гибридный подход, который борется с этими смещениями путём внедрения многовыходного гауссовского процесса, обученного прогнозировать изменчивость с высоким разрешением в каждой ячейке сетки климатической модели. Обученная многовыходная модель гауссовского процесса на месте связана с упрощённой моделью общей циркуляции атмосферы под названием SPEEDY. Профили температуры и удельной влажности SPEEDY возмущаются с фиксированными интервалами в соответствии с изменчивостью, предсказанной с помощью гауссовского процесса. Десятилетние прогнозы генерируются как для контрольных, так и для гибридных моделей машинного обучения. Гибридная модель снижает среднеквадратичную ошибку глобального уровня осадков, взвешенную по площади, до 17%, а над тропиками — до 20%. Известно, что гибридные методы инициируют нефизические состояния, поэтому физические величины исследуются, чтобы гарантировать, что климатический дрейф не наблюдается. Кроме того, чтобы понять движущие силы улучшений представления осадков, изучаются изменения в термодинамических профилях и распределение повышенных значений индекса.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01885-8

Атлантическая меридиональная термохалинная циркуляция является сегодня основным двигателем переноса тепла на север в Атлантическом океане, определяя глобальные климатические структуры. Вопрос о том, повлияло ли глобальное потепление на силу этой термохалинной циркуляции за последнее столетие, всё ещё обсуждается: наблюдательные исследования показывают, что с середины ХХ века имеет место постоянное ослабление, тогда как климатические модели систематически воспроизводят стабильную циркуляцию. Здесь, используя модель земной системы и вихревую сопряжённую модель океана и морского льда, авторы показывают, что опреснение субарктического Атлантического океана и ослабление термохалинной циркуляции повышают температуру и солёность Южной Атлантики в десятилетнем масштабе времени посредством распространения волн Кельвина и Россби. Также показано, что учёт верхнего предела поступления талой воды в исторических расчётах значительно улучшает согласованность наблюдаемых и модельных данных относительно прошлых изменений в Атлантической меридиональной термохалинной циркуляции, давая замедление на 0,46 свердрупа за десятилетие начиная с 1950 года. Включение оценок субарктического поступления талой воды на предстоящее столетие предполагает, что эта циркуляция может быть на 33% слабее, чем её антропогенно невозмущенное состояние при глобальном потеплении на 2°C, которое может быть достигнуто в течение предстоящего десятилетия. Такое ослабление термохалинной циркуляции существенно повлияет на климат и экосистемы.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-024-01568-1

Скорость, с которой атмосферное содержание углекислого газа (CO₂₎ будет уменьшаться в ответ на сокращение антропогенных выбросов или их прекращение (суммарные нулевые выбросы), представляет большой научный и общественный интерес. Такое уменьшение содержания атмосферного CO₂ в масштабе столетия будет полностью обусловлено переносом углерода в Мировой океан и наземную биосферу, являющиеся основными объектами его стока в этой временной шкале. Скорость уменьшения избыточного атмосферного содержания CO₂ и распределение этого уменьшения в двух объектах стока были изучены в двух предыдущих исследованиях по сравнению моделей, последовавших либо за импульсным выбросом CO₂, либо за резким прекращением антропогенных выбросов CO₂. В настоящем исследовании изучается и количественно оценивается межмодельная антикорреляция в этих исследованиях суммарной скорости и степени поглощения CO₂ в двух объектах стока. В частности, в каждом исследовании зависящие от времени коэффициенты, характеризующие суммарную скорость переноса в два объекта стока (оцениваемые как суммарная скорость переноса, нормализованная к избыточному количеству CO₂ в атмосфере сверх предымпульсного количества (для импульсного эксперимента) или как суммарная скорость переноса, делённая на избыточное количество CO₂ в атмосфере сверх доиндустриального количества (для эксперимента с резким прекращением)), как было обнаружено, демонстрируют сильную антикорреляцию между участвующими моделями. То есть, модели, для которых нормализованная скорость поглощения в Мировом океане была высокой, демонстрировали низкую скорость поглощения в биосфере суши и наоборот. Эта антикорреляция в суммарной скорости переноса приводит к антикорреляции в суммарном объёме поглощения в два объекта, которая существенно больше, чем можно было бы ожидать просто от конкуренции между ними за избыточный CO₂. Эта антикорреляция, проявляющаяся в уменьшении межмодельного разнообразия, может привести к искусственно завышенному доверию к текущему пониманию последствий потенциальных будущих сокращений выбросов CO₂ и потенциалов глобального потепления других парниковых газов.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/21/5045/2024/

Бореальный регион Северного полушария переживает быстрое потепление, что приводит к всплеску сжигания биомассы. Предыдущие исследования в основном были сосредоточены на выбросах парниковых газов от этих пожаров, тогда как связанные с ними аэрозоли от сжигания биомассы получили меньше внимания. Авторы использовали при моделировании спутниковые данные для оценки радиационного воздействия аэрозолей от бореальных пожаров на климат в арктическом регионе. Они обнаружили существенное увеличение выбросов бореальных аэрозолей от сжигания биомассы, связанное с потеплением за последние два десятилетия, вызывающее выраженные положительные радиационные эффекты в течение арктического лета в основном из-за увеличения поглощения солнечной энергии. При уровне глобального потепления на 1°C выше текущих температур, по прогнозам, выбросы бореальных аэрозолей от сжигания биомассы увеличатся в 6 раз, что ещё больше разогреет Арктику и потенциально сведёт на нет преимущества амбициозного антропогенного смягчения последствий выбросов чёрного углерода. Учитывая высокую чувствительность бореальных и арктических пожаров к изменению климата, полученные результаты подчёркивают всё более важную роль аэрозолей от сжигания биомассы в арктическом климате.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-024-02176-y

Простой в использовании пакет на языке R предлагает более эффективный способ сортировки и анализа данных об уровнях парниковых газов, собранных в экспериментах в статической камере.

Измерение атмосферных потоков парниковых газов, таких как углекислый газ, метан и закись азота, помогает учёным понять углеродный цикл Земли и другие биогеохимические процессы, а также то, как на них влияет изменение климата.

Метод статической камеры — это широко используемый метод измерения потока, подразумевающий помещение интересующей системы, например, объёма почвы, воды и растительности, в герметичную камеру. Например, цилиндр с герметичной крышкой можно вставить в почву, а затем учёные могут измерить и проанализировать, как концентрация газа в закрытой системе меняется с течением времени. Новые инструменты, такие как инфракрасные газоанализаторы, могут фиксировать частые показания, например, раз в секунду, создавая большие подробные наборы данных, которые может быть сложно эффективно анализировать.

Обеспечение открытости и воспроизводимости исследований потоков парниковых газов означает, что для исследователей должен быть доступен открытый код. Несколько пакетов кода в R, языке программирования с открытым исходным кодом, часто используемом для анализа данных, разработаны для помощи исследователям в компиляции, расчёте и анализе потоков парниковых газов. Но многие из них требуют от пользователей предварительной обработки файлов необработанных данных, что может занять много времени и привести к несоответствиям между методами анализа различных исследовательских групп. А некоторые пакеты не могут захватывать отдельные потоки или передавать информацию из одной программы в другую.

Уилсон и др. (Wilson et al.) разработали новый пакет на языке R, предназначенный стать более универсальным и полезным инструментом для каталогизации потоков парниковых газов, измеренных в экспериментах со статической камерой. Пакет, получивший название fluxfinder, позволяет пользователям сортировать данные, собранные с инфракрасных газоанализаторов, проще, чем существующие пакеты кода, сопоставлять данные и метаданные, создавать визуальные представления и графики данных для выделения тенденций и диагностики аномалий, а также вычислять потоки парниковых газов. Fluxfinder также можно легко интегрировать с gasfluxes, другим пакетом, предлагающим надёжный анализ некоторых наборов данных. Исследователи отмечают, что fluxfinder облегчает воспроизводимые оценки потоков парниковых газов, которые становятся всё более важными для понимания меняющегося климата. (Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, https://doi.org/10.1029/2024JG008208, 2024)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/new-software-package-helps-scientists-find-flux

Более 110 000 европейцев погибли в результате рекордных температур 2022 и 2023 годов. Новое поколение систем раннего оповещения на основе воздействия, использующих эпидемиологические модели для преобразования прогнозов погоды в прогнозы здоровья для целевых подгрупп населения, является важной стратегией адаптации для повышения устойчивости к изменению климата. Авторы оценили качество оперативной континентальной системы прогнозирования жары-холода-здоровья. Использовались самые современные эпидемиологические модели «температура-задержка-смертность» для преобразования ансамблевых прогнозов погоды с поправкой на смещение в ежедневные прогнозы смертности, связанной с температурой. Обнаружено, что прогнозы температуры можно использовать для составления квалифицированных прогнозов смертности, связанной с температурой. Однако качество прогнозирования различалось в зависимости от сезона и местоположения и было разным для температуры и смертности, связанной с температурой, из-за использования эпидемиологических моделей. В целом это исследование демонстрирует и количественно оценивает горизонт точности систем прогнозирования жары, холода и состояния здоровья, что является необходимым шагом на пути к формированию доверия между органами общественного здравоохранения и конечными пользователями.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado5286