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

Глобальный средний уровень моря неуклонно растёт с начала 1990-х годов, однако его региональные изменения демонстрируют сложную пространственную изменчивость, которая часто контрастирует с глобальными тенденциями. Исследование изменений уровня моря в полузамкнутых бассейнах, таких как Чёрное море, имеет решающее значение для выяснения региональных реакций на изменение климата и характеристики его уникальных пространственно-временных закономерностей эволюции. В этом исследовании авторы использовали данные спутниковой альтиметрии для изучения изменений уровня моря, пространственной изменчивости и сезонных закономерностей в Чёрном море за восемь отдельных периодов времени с временно коррелированным шумом, и их результаты демонстрируют хорошую согласованность с существующими исследованиями. Результаты показывают, что изменения уровня моря нелинейны во времени и демонстрируют пространственную изменчивость в Чёрном море. Оцениваемая тенденция уровня моря колеблется в течение коротких интервалов, но расширенные временные ряды обеспечивают снижение неопределённости в тенденции и более точную оценку за 28-летний временной ряд. Годовая амплитуда и фаза, полученные из данных виртуальной альтиметрии (1993–2020 гг.), демонстрируют отчётливую сезонную закономерность, при этом пиковые уровни моря обычно происходят между ноябрём и февралем. Кроме того, чтобы уменьшить неопределённость, вызванную шумом во временном ряду высоты морской поверхности, был использован анализ главных компонент для шумоподавления данных высоты морской поверхности с 1993 по 2020 гг., что дало тренд уровня моря 1,76 ± 0,56 мм/год. Шумоподавление снизило неопределённость тренда на 57%, уменьшило среднеквадратичную ошибку ряда высоты морской поверхности на 5,06 мм и уменьшило годовую амплитуду на 23,35%.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/17/13/2228