Время, необходимое экосистеме для восстановления после нарушения, является ключом к управлению окружающей средой. Традиционно восстановление определяется как возврат к состоянию до нарушения в предположении стационарности экосистемы. Однако эта точка зрения не учитывает влияние внешних сил, таких как изменение климата, обладающих нестационарностью и тенденциями. С другой стороны, контрфактуальный подход рассматривает восстановление как состояние, которого достигла бы экосистема, если бы нарушение не произошло, учитывая внешние силы. Здесь представлен простой метод оценки контрфактуального времени восстановления. Применяя этот метод к озеленению Арктического региона, авторы показали, что контрфактуальное восстановление озеленения происходит в два раза дольше обычного восстановления в регионе. Они утверждают, что хорошо документированное озеленение региона действует как внешняя сила, приводящая к такой большой разнице. Авторы выступают за принятие контрфактуального определения восстановления, поскольку оно согласуется с реалистичными процессами принятия решений.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL109219

Рост растительности может адаптироваться к потеплению климата, регулируя соотношение между фотосинтетической способностью и температурой. Однако изменения оптимальной температуры для продуктивности экосистем в течение последних десятилетий потепления остаются неопределёнными. Авторы приводят эмпирические доказательства того, что глобальная оптимальная температура увеличивалась со скоростью 0,017 ± 0,002°C в год с 1982 по 2016 гг., используя несколько наборов данных о спутниковых переменных производительности и климата. Оценки моделей показывают, что оптимальная температура увеличится на 0,027 ± 0,001°C в год до конца XXI века. Глобальное повышение оптимальной температуры согласуется с повышением средней температуры воздуха, а анализ модельных результатов дополнительно подтверждает ключевую роль температуры в регулировании изменений оптимальной температуры, при этом она регулируется другими факторами, такими как содержание CO₂ и осадки. Эти результаты свидетельствуют о том, что растительность приспосабливается к потеплению и что негативное воздействие изменения климата на продуктивность экосистем может быть менее серьёзным, чем считалось ранее.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01636-9

Оценка воздействия антропогенного землепользования и изменения земельного покрова (land use and land cover change, LULCC) на экстремальные климатические явления имеет решающее значение для общества. Это требует использования самых современных экспериментов и наборов данных для улучшения нашего понимания. Авторы использовали экспериментальные результаты CMIP6-LUMIP, чтобы показать биогеофизические эффекты LULCC на экстремальные температуры и осадки в течение исторического периода. Три региона с интенсивным LULCC в Северном полушарии испытали охлаждающие эффекты, вызванные LULCC. Напротив, только самая высокая максимальная температура испытала небольшие эффекты потепления в трёх регионах с интенсивным LULCC в Южном полушарии вблизи тропиков. Максимальные изменения интенсивности составили снижение на ∼ 0,8°C в максимальной температуре и снижение почти на 2°C в 90-м процентиле самой низкой минимальной температуры в Северной Америке. Южная Азия испытала ∼ 4% и 10- дневное снижение тёплых дней и продолжительности тёплого периода соответственно в 90-м процентиле. Реакция осадков на LULCC показала чёткую разницу между Северным (более влажным) и Южным (более сухим) полушариями, особенно с точки зрения среднего количества осадков и влажных дней. Предыдущие исследования подтверждают выводы авторов о том, что воздействие LULCC на экстремальные температуры больше в регионах с интенсивным LULCC, чем в отдалённых районах. Сезонные результаты показали, что март- апрель-май и июнь-июль-август внесли больший вклад в максимальные изменения температуры, в то время как минимальная температура испытала большую реакцию в марте- апреле-мае и декабре-январе-феврале. LULCC, как правило, вызывало сдвиг в сторону более тёплых и сухих или более влажных и холодных условий примерно в двух третях пар сезон- регион.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-024-07375-z

Отложение дыма лесных пожаров на снегу способствует его потемнению и ускоренному таянию. Недавние полевые исследования выявили, что темно-коричневый углерод (dark brown carbon, d-BrC) вносит 50–75% коротковолнового поглощения в дыме лесных пожаров. d-BrC — это отдельный класс водонерастворимого, поглощающего свет органического углерода, который в изобилии сосуществует с чёрным углеродом в снегу по всему миру. Однако важность d-BrC как нагревающего агента снега по сравнению с чёрным углеродом остаётся неизученной. Авторы устраняют этот пробел, используя расчёты переноса излучения в системе аэрозоль-снег на основе наборов данных лабораторных и полевых измерений. Показано, что d-BrC увеличивает среднегодовой радиационный форсинг снега между 0,6 и 17,9 Вт м⁻², что соответствует различным сценариям отложения дыма лесных пожаров. Это в 1,6–2,1 раза больше по сравнению с отложением только чёрного углерода на снегу. Это исследование предполагает, что d-BrC играет важную роль в таянии снега на ледниках средних широт, где расположено около 40% площади поверхности ледников мира.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00738-7

2023 год был самым тёплым годом за всю историю наблюдений, на него повлияли многочисленные тёплые океанические бассейны. Это вызвало предположения об ускорении поверхностного потепления или более сильном, чем ожидалось, влиянии потери охлаждения, обусловленного аэрозолями. Авторы используют недавно разработанный метод на основе функции Грина для количественной оценки влияния структур температуры поверхности моря на глобальную температурную аномалию 2023 года и сравнивают их с предыдущими рекордно тёплыми годами. Показано, что сильное отклонение от недавних тенденций потепления согласуется с ранее наблюдаемыми влияниями температуры поверхности моря и региональным воздействием. Это указывает на то, что внутренняя изменчивость внесла значительный вклад в исключительную эволюцию температуры 2023 года в сочетании с устойчивым антропогенным глобальным потеплением.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01637-8

Океан действует как буфер для изменения климата, поглощая тепло и углекислый газ из атмосферы. Однако быстрое потепление, дезоксигенация и закисление негативно влияют на здоровье экосистемы. Целевые наблюдения за океаном и перекрёстное масштабное взаимодействие его потоков во времени и пространстве являются ключом к пониманию и количественной оценке таких воздействий. Однако огромные масштабы, динамичная среда и быстрый темп, с которым происходят изменения, делают такие наблюдения сложными. Подводные планеры всё чаще используются для изучения роли океанических процессов в климатической системе. В Южном океане, где штормы и лёд препятствуют присутствию судов, наблюдения с планеров продемонстрировали, как микромасштабное перемешивание и субмезомасштабные водовороты и фронты модулируют глобальное поглощение тепла и углерода океаном. В зонах минимального содержания кислорода в океане планеры могут распутывать сложные взаимодействия между биологией и физикой, где мелкомасштабные процессы оказывают крупномасштабное воздействие на экосистемы и концентрацию кислорода в масштабах бассейна. Планеры последнего поколения способны погружаться на большую глубину, служить дольше и становятся всё более интеллектуальными и автономными, что в конечном итоге повышает способность понимать, прогнозировать и смягчать последствия изменения климата для здоровья океана.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-024-00593-3

Прогнозируется, что антропогенное потепление усилит экспорт арктической пресной воды в море Лабрадор. Эта дополнительная пресная вода может ослабить глубокую конвекцию и способствовать снижению Атлантической меридиональной термохалинной циркуляции (АМТЦ). Здесь, анализируя результаты беспрецедентной климатической модели высокого разрешения для XXI века, авторы показывают, что Лабрадорское течение сильно ограничивает боковое распространение пресной воды из Северного Ледовитого океана в открытый океан, так что поступление пресной воды играет ограниченную роль в ослаблении термохалинной циркуляции. Напротив, при отсутствии учёта сильного Лабрадорского течения в климатической модели с более низким разрешением дополнительная пресная вода может распространяться во внутренние области и в конечном итоге прекращать глубокую конвекцию в море Лабрадор. Учитывая, что влияние моря Лабрадор вносит значительный вклад в АМТЦ во многих климатических моделях, эти результаты показывают, что снижение АМТЦ в XXI веке может быть переоценено в этих моделях из-за плохо разрешённого Лабрадорского течения.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-51449-9

Текущий охват прямых высококачественных наблюдений с судов за pCO₂ на поверхности океана обладает большими пробелами во времени и пространстве и снижается с 2017 года. Эти наблюдения за океаном обеспечивают основу для продуктов данных, которые реконструируют pCO₂ на поверхности океана и оценивают поглощение углерода океаном. Улучшенный охват данными необходим для углубления нашего понимания поглощения углерода океаном и обмена CO₂ между воздухом и морем. Целевой отбор проб с автономных платформ, таких как биогеохимические поплавки, в сочетании с традиционными измерениями с борта судна представляет собой многообещающий путь вперёд для улучшения реконструкций pCO₂ на поверхности океана. Однако поплавки предоставляют косвенные оценки pCO₂, полученные из pH, и, таким образом, имеют более высокую неопределённость и являются смещёнными по сравнению с прямыми измерениями на борту судна. Здесь использованы большой испытательный «стенд» ансамбля (Large Ensemble Testbed, LET) моделей земной системы и метод pCO₂-Residual для реконструкции pCO₂ на поверхности океана в глобальном масштабе, чтобы проверить влияние дополнительных наблюдений с поплавков, как с неопределённостями измерений, так и без них. Сравнение с результатами «истиной модели» позволяет LET проводить надёжную оценку реконструкций. При использовании только судовых проб pCO₂ на поверхности океана переоценивается, а глобальный сток углерода в океане за 2000–2016 гг. недооценивается на 0,1 Пг С год⁻¹. Дополнительные наблюдения с поплавками значительно уменьшают эту недооценку и отклоняются от «истиной модели» всего на 0,01 Пг С год⁻¹, даже когда поплавки имеют случайные неопределённости ± 11 мкатм. Однако систематическое смещение в наблюдениях с поплавками значительно ухудшает точность реконструкций pCO₂, что приводит к ещё большей недооценке глобального стока углерода в океане до 0,32 Пг С год⁻¹. Авторы пришли к выводу, что добавление наблюдений с поплавками к глобальной системе наблюдений может значительно улучшить реконструкции глобального pCO₂ на поверхности океана, но только если эти данные объективны.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-024-70617-x

Европа средних широт становится заметной точкой распространения тепла с быстрым, начиная с 1979 года, ростом летней температуры воздуха на поверхности и количества дней с волнами тепла, что превышает глобальные средние показатели на суше примерно в 2,6 и 2,3 раза соответственно. Динамическая корректировка на основе аналогов циркуляции показывает, что примерно 38% и 35% этих тенденций являются результатом сдвигов в зональных дипольных структурах циркуляции над Северной Атлантикой и Европой, что имеет решающее значение для усиленного потепления по сравнению с глобальным средним показателем на суше. Изменения циркуляции связаны с повышением температуры поверхности моря в Северной Атлантике. Эта структура потепления напоминает атлантическую мультидесятилетнюю изменчивость и в основном вызвана ростом содержания парниковых газаов. Более того, более сильная реакция температуры воздуха в Европе средних широт на снижение содержания аэрозолей усиливает потепление, способствуя быстрому увеличению частоты волн тепла. Эти результаты подчёркивают заметное влияние антропогенных воздействий на быстрый всплеск европейских волн тепла по сравнению с глобальной сушей, что может иметь потенциальное значение для стратегий адаптации и управления рисками.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL108982

Измерения летучести углекислого газа на поверхности океана (fCO₂) накладывают важное ограничение на глобальный сток углерода в океане, однако продукты для заполнения пробелов, разработанные до сих пор для обработки редких наблюдений, относительно грубые (1° × 1° за 1 месяц). Авторы преодолевают это ограничение, используя новую комбинацию методов на основе машинного обучения и целевых преобразований для оценки fCO₂ и связанных с ней потоков CO₂ море-воздух (FCO₂) в глобальном масштабе с разрешением 8 дней на сетке 0,25° × 0,25° (8D) за период с 1982 по 2022 гг. В глобальном масштабе метод реконструирует fCO₂ с точностью, аналогичной точности методов с низким разрешением (∼19 мкатм), но улучшает её в прибрежном океане. Хотя глобальное поглощение CO₂ океаном мало отличается, продукт 8D фиксирует на 15% больше дисперсии в FCO₂. Большая часть этого увеличения происходит из-за лучше представленной субсезонной изменчивости масштаба, которая в значительной степени обусловлена лучшим разрешением изменчивости ветров, но также и лучше разрешённой fCO₂. Высокое разрешение fCO₂ также способно улавливать сигнал кратковременных региональных событий, таких как ураганы. Например, продукт 8D показывает, что fCO₂ была по крайней мере на 25 мкатм ниже после урагана Мария (2017 г.), что является результатом сложного взаимодействия между снижением температуры, захватом богатых углеродом вод и увеличением первичной продукции. Предоставляя новое понимание роли более высокочастотных изменений стока углерода в океане и лежащих в их основе процессов, продукт 8D заполняет важный пробел.

Ссылка: https :// agupubs . onlinelibrary . wiley . com / doi / full /10.1029/2024 GB 008127