Введение

Поймы и долины всегда были предпочтительными местами для человеческого присутствия. Первые крупные города в истории человечества, независимо от континента, связаны с долинами крупных рек. Преимущества таких поселений были очевидны, как и гидрологические риски, отражённые в катастрофах различной величины, которые стали сезонной — более или менее ожидаемой — частью жизни населения, проживающего на берегах рек.

К первой четверти XXI века физический процесс наводнения, его инициирующие и обуславливающие факторы достаточно изучены — несмотря на постоянные открытия и новые перспективы знаний, которые принимались как должное десятилетия назад, которые продолжают существовать, подкреплённые глобальными данными и модельными оценками, например, [1], но они приобретают дополнительную сложность в городских районах. Эта сложность возникает не только из-за моделирования восприимчивости к наводнениям и опасностей, но и из-за наличия различных элементов риска, каждый из которых имеет свои собственные характеристики уязвимости и адаптивную способность [2].

Что касается опасности, то в дополнение к неопределённостям в использовании рядов данных об осадках из-за меняющихся структур интенсивности и частоты необходимо учитывать сложность моделирования гидродинамического поведения в такой изменённой среде: подземное направление стока, роль удерживающих бассейнов, эффект восстановления или ренатурализации русла реки и взаимодействие с комплексными или каскадными опасностями (повышение уровня моря, таяние льда вверх по течению, более интенсивные и частые океанские штормы, прибрежная эрозия…).

С социальной стороны выравнивания риска наводнений продолжающийся рост городов по-прежнему недостаточно учитывается правилами пространственного планирования, или, если учитывается, часто наблюдается чрезмерная зависимость от серой инфраструктуры, что даёт ложное чувство безопасности. Это привлекает внимание к таким концепциям, как социогидрология, занимающаяся поведенческими структурами сообществ перед лицом заданных вероятностных и предполагаемых сценариев риска наводнений [3,4]. Занятие земель также неравномерно, часто резервируются самые опасные районы для наиболее уязвимого населения.

Почти все материалы для этого специального выпуска ссылались на исторические записи о наводнениях и потерях, либо для простого предоставления контекста, либо в поддержку более тщательного анализа и моделирования, что подкрепляет необходимость инвестировать в стандартизированную, целостную и подробную отчетность о событиях [5], с признанием того, что невозможно знать, что нужно для устранения риска и сокращения потерь, когда не полностью известно, что именно потеряно [6].

Участие граждан имеет решающее значение для сокращения потерь от наводнений в городских районах, будь то путём улучшения моделей оценки опасности посредством предоставления местных данных, участия в чрезвычайных и восстановительных операциях или, что наиболее важно, путём участия в процессах принятия решений в идеале до того, как произойдут бедствия.

Научное сообщество твёрдо привержено решению этих проблем [7] в процессе, требующем участия как государственного, так и делового секторов, а также организованного гражданского общества (как заинтересованных сторон) или посредством моделей стигмергии (форм самоорганизации), следуя принципам и передовой практике гражданской науки. В изначально сложном и взаимосвязанном мире желательны неформальные и формальные процессы управления чрезвычайными ситуациями и рисками, с обучением и внедрением передовой практики с обеих сторон [8]. Модели управления рисками предполагают такой подход, при котором участие и взаимодействие всех заинтересованных сторон ставятся в основу процессов предварительного мониторинга, оценки, суждения, принятия решений и управления.

Этот специальный выпуск Geosciences объединяет семь научных статей, в которых рассматриваются критические аспекты риска наводнений, влияние изменения климата, урбанизация и растущая важность устойчивого землепользования и устойчивости инфраструктуры. Авторы освещают инновационные методологии, тематические исследования из разных регионов и междисциплинарные подходы к пониманию и смягчению сложных проблем, связанных с опасностями и рисками наводнений в городских районах. Ниже представлено резюме основных вкладов каждой статьи.

Обзор материалов для специального выпуска

Shen et al. [9] рассматривают растущую угрозу, которую представляет собой вызванное изменением климата прибрежное наводнение в городских условиях. Их исследование с помощью динамического моделирования сосредоточено на Норфолке, Вирджиния, США, городе, который сталкивается с растущими рисками как внутренних наводнений, так и штормовых нагонов. Моделируя текущие (2020 г.) и будущие (2070 г.) климатические сценарии, авторы оценивают, как транспортная инфраструктура, особенно критически важные дороги, может быть затронута. Исследование подчёркивает совокупное воздействие повышения уровня моря и увеличения интенсивности штормов, призывая городских планировщиков интегрировать эти прогнозы в проектирование и поддержание устойчивой инфраструктуры. Обсуждаются результаты более упрощённого подхода «ванны» и более сложной динамической модели. Результаты исследования предоставляют ценную основу для политиков в прибрежных городах для подготовки к будущим наводнениям, подчёркивая необходимость надёжных стратегий адаптации, учитывающих меняющиеся климатические структуры.

Nouaceur et al. [10] провели статистический анализ, охватывающий почти 50 лет метеорологических данных и 33 года наводнений из Французского Средиземноморского бассейна, региона, известного своей подверженностью сильным ливням и внезапным наводнениям, затрагивающим городские районы. Авторы тщательно документируют частоту, интенсивность и распределение экстремальных осадков за 24 часа и 48 часов, сопоставляя их с наблюдаемыми наводнениями. Климатические индексы, такие как NOA, WMOI и SSTMED, были рассчитаны с использованием диаграммы когерентности (WCO). Их анализ выявляет различимые тенденции, отражающие более широкие сдвиги в региональной климатической динамике. Это исследование предлагает важные сведения о том, как изменчивость климата усиливает риски наводнений в Средиземноморье, предоставляя научную основу для будущих усилий по прогнозированию наводнений и смягчению их последствий. Авторы призывают к целенаправленным политическим вмешательствам, учитывающим эскалацию экологических и социальных последствий этих событий.

Khouz et al. [11] проводят оценку восприимчивости к наводнениям в провинции Эс-Сувейра, Марокко, используя обе статистические модели — модель соотношения частот иерархического процесса и веса доказательств — и инструмент гидрологического моделирования HEC-RAS. Их исследование оценивает различные факторы, способствующие риску наводнений, включая топографию, землепользование и режимы выпадения осадков. Авторы выявляют области высокой восприимчивости и выполняют гидродинамическое моделирование выше по течению, охватывая одну из наиболее критических выявленных городских территорий. Наконец, они предлагают меры по смягчению последствий, которые могли бы повысить устойчивое управление наводнениями в регионе. Объединяя статистический анализ с подробным гидрологическим моделированием, это исследование предоставляет комплексную структуру оценки опасностей, которая может направлять политиков и управляющих земельными ресурсами на снижение последствий будущих наводнений. Исследование подчёркивает важность интеграции статистических методов, применяемых на уровне бассейна, с подробным 2D-моделированием с использованием наземных данных в наиболее уязвимых районах для улучшения управления рисками наводнений в уязвимых районах.

Hossaki et al. [12] исследуют новый метод обнаружения наводнений, объединяя как физические дождемеры, так и методы сбора данных на основе социальных сетей. Используя пример из Бразилии, авторы демонстрируют, как объединение технологических инструментов с отчётами, предоставляемыми сообществом, может улучшить обнаружение наводнений в режиме реального времени в городских районах. Были оценены статистические корреляции между датчиками на месте, данными радаров, сообщениями в Twitter и наводнениями. Исследование подчёркивает ограничения традиционных систем мониторинга наводнений, которые часто не фиксируют локализованные наводнения. Вовлекая граждан в процесс мониторинга, авторы предлагают более инклюзивный и точный подход к обнаружению наводнений, способный повысить оперативность систем раннего оповещения. Это исследование подчёркивает важность участия науки в решении проблем городских наводнений и повышении готовности к стихийным бедствиям.

Lazzarin et al. [13] представляют всесторонний анализ эволюции риска наводнений за четыре десятилетия в микромасштабе, сосредоточившись на примере Италии. В своём исследовании они используют инновационную гидродинамическую модель в сочетании с моделью ущерба для оценки воздействия урбанизации и изменений в землепользовании на опасность наводнений. Исследование показало, что незапланированное расширение городов значительно увеличило подверженность наводнениям и уязвимость, особенно в районах, где были изменены или затруднены естественные дренажные системы. Оценивая исторические решения по планированию землепользования и их долгосрочные последствия, авторы предоставляют действенные рекомендации для будущего городского развития. Их работа подчёркивает необходимость хорошо информированной, устойчивой политики землепользования, которая отдаёт приоритет снижению риска наводнений в контексте растущего городского населения.

García-Botella and Ramón-Morte [14] анализируют влияние роста городов, обусловленного туризмом, на эфемерные средиземноморские водотоки, уделяя особое внимание популярному туристическому направлению Бенидорм, Испания. Авторы изучают, как быстрое расширение инфраструктуры и дренажных сетей усугубило риски наводнений в этом регионе. Они утверждают, что гидрологические и экологические последствия расширения городов, связанного с туризмом, особенно на водные системы, часто упускаются из виду при городском планировании. Применяемая методология подчеркнула важность официальных, стандартизированных и открытых баз данных для поддержки пиковой оценки и гидродинамического моделирования. Это исследование призывает к более строгим правилам и лучшему управлению водными ресурсами, чтобы гарантировать, что экономический рост не будет достигаться за счёт усиления экологической и городской деградации и уязвимости к наводнениям.

Schismenos et al. [15] проводят углублённое исследование взаимосвязи управления рисками наводнений, возобновляемой энергии и гуманитарной инженерии. Их исследование сосредоточено на двух географически различных регионах: Аггитис в Греции и Дхускун в Непале. В этих тематических исследованиях авторы подчёркивают роль технологий возобновляемой энергии, таких как микрогидроэлектростанции, в районах, подверженных наводнениям, где сосуществование критически важных объектов для выработки электроэнергии в районах, подверженных наводнениям, является проблемой. Они утверждают, что путём интеграции устойчивой энергетической инфраструктуры с местными методами снижения риска бедствий уязвимые сообщества могут значительно повысить свою устойчивость. Уроки, извлечённые из этих разнообразных контекстов, подчёркивают необходимость межсекторального сотрудничества и вовлечения общественности в реализацию эффективных стратегий смягчения последствий наводнений, которые служат как экологическим, так и энергетическим и гуманитарным целям.

Выводы

В совокупности эти статьи представляют многомерную перспективу рисков наводнений и острую необходимость в устойчивых решениях в условиях изменения климата и быстрой урбанизации. Вклады иллюстрируют важность принятия междисциплинарных подходов, сочетающих научные исследования, технологические инновации и участие сообщества. Поскольку города и регионы по всему миру продолжают бороться с растущей частотой и интенсивностью факторов, вызывающих наводнения, наряду с усугублением природных и антропогенных факторов, идеи и методологии, представленные в этом специальном выпуске, послужат ценными ресурсами как для исследователей, так и для практиков, стремящихся содействовать устойчивым и стабильным средствам к существованию в городских районах.

 

References

1 Liu, Y.; Wortmann, M.; Hawker, L.; Slater, L. Global Estimation of River Bankfull Discharge Reveals Distinct Flood Recurrences Across Different Climate Zones, 22 October 2024, PREPRINT (Version 1) available at Research Square. Available online: https://www.researchsquare.com/article/rs-5185659/v1 (accessed on 27 October 2024).

2 Díez-Herrero, A.; Garrote, J. Flood Risk Assessments: Applications and Uncertainties. Water 2020, 12, 2096

3 Mendoza Leal, C.; Coloma, R.; Ponce, D.; Alarcón, B.; Guerra, M.; Stehr, A.; Carrasco, J.A.; Alcayaga, H.; Rojas, O.; Link, F.; et al. The status quo effect in the sociohydrology of floods. Hydrol. Sci. J. 2024, 1–13.

4 Di Baldassarre, G.; Viglione, A.; Carr, G.; Kuil, L.; Salinas, J.L.; Blöschl, G. Socio-hydrology: Conceptualising human-flood interactions. Hydrol. Earth Syst. Sci. 2013, 17, 3295–3303.

5 Paprotny, D.; Terefenko, P.; Śledziowski, J. HANZE v2.1: An improved database of flood impacts in Europe from 1870 to 2020, Earth Syst. Sci. Data 2024, 16, 5145–5170.

6 UNDRR. Beyond Economic Losses: Towards a Holistic Approach on Tracking Losses and Damages. United Nations Office for Disaster Risk Reduction. 2024 Available online: https://www.undrr.org/media/100180/download? startDownload=20241118 (accessed on 2 October 2024).

7 Arheimer, B.; Cudennec, C.; Castellarin, A.; Grimaldi, S.; Heal, K.V.; Lupton, C.; Sarkar, A.; Tian, F.; Onema, J.-M.K.; Archfield, S.; et al. The IAHS Science for Solutions decade, with Hydrology Engaging Local People IN one Global world (HELPING). Hydrol. Sci. J. 2024, 69, 1417–1435.

8 Birkmann, J.; Buckle, P.; Jaeger, J.; Pelling, M.; Setiadi, N.; Garschagen, M.; Fernando, N.; Kropp, J. Extreme events and disasters: A window of opportunity for change? Analysis of organizational, institutional and political changes, formal and informal responses after mega-disasters. Nat. Hazards 2010, 55, 637–655.

9 Shen, Y.; Tahvildari, N.; Morsy, M.; Huxley, C.; Chen, T.; Goodall, J. Dynamic Modeling of Inland Flooding and Storm Surge on Coastal Cities under Climate Change Scenarios: Transportation Infrastructure Impacts in Norfolk, Virginia USA as a Case Study. Geosciences 2022, 12, 224

10 Nouaceur, Z.; Murarescu, O.; Muratoreanu, G. Statistical Analysis of Heavy Rains and Floods around the French Mediterranean Basin over One Half a Century of Observations. Geosciences 2022, 12, 447

11 Khouz, A.; Trindade, J.; Santos, P.; Oliveira, S.; El Bchari, F.; Bougadir, B.; Garcia, R.; Reis, E.; Jadoud, M.; Saouabe, T.; et al. Flood Susceptibility Assessment through Statistical Models and HEC-RAS Analysis for Sustainable Management in Essaouira Province, Morocco. Geosciences 2023, 13, 382

12 Hossaki, V.; Seron, W.; Negri, R.; Londe, L.; Tomás, L.; Bacelar, R.; Andrade, S.; Santos, L. Physical- and Social-Based Rain Gauges—A Case Study on Urban Flood Detection. Geosciences 2023, 13, 111

13 Lazzarin, T.; Defina, A.; Viero, D. Assessing 40 Years of Flood Risk Evolution at the Micro-Scale Using an Innovative Modeling Approach: The Effects of Urbanization and Land Planning. Geosciences 2023, 13, 112

14 García-Botella, E.; Ramón-Morte, A. Ephemeral Mediterranean Watercourses Strongly Altered by Growth in Tourism: The Case of Benidorm (Spain). Geosciences 2023, 13, 247

15 Schismenos, S.; Stevens, G.; Georgeou, N.; Emmanouloudis, D.; Shrestha, S.; Thapa, B.; Gurung, S. Flood and Renewable Energy Humanitarian Engineering Research: Lessons from Aggitis, Greece and Dhuskun, Nepal. Geosciences 2022, 12, 71

 

Ссылка: https://www.mdpi.com/2076-3263/14/12/329

 

Волны тепла могут привести к значительному воздействию на общественные и природные системы. Точное моделирование их реакции на потепление важно для адаптации к потенциальному будущему климата. Здесь количественно оцениваются изменения экстремальных температур во всём мире за последние десятилетия. Обнаружено возникновение очагов, где самые высокие температуры растут значительно быстрее, чем более умеренные. В этих регионах тенденции в значительной степени недооцениваются в расчётах климатических моделей. В глобальном масштабе авторы обнаружили, что модели борются с обоими концами распределения тенденций, причём положительные тенденции больше всего недооцениваются, в то время как умеренные хорошо воспроизводятся. Как следствие, подчёркивается необходимость лучшего понимания и моделирования экстремальной жары и быстрого сокращения выбросов парниковых газов, чтобы избежать дальнейшего вреда.

Многочисленные недавние рекордные погодные явления поднимают вопросы об адекватности климатических моделей для эффективного прогнозирования и подготовки к беспрецедентным климатическим воздействиям на жизнь человека, инфраструктуру и экосистемы. Здесь показано, что экстремальная жара в нескольких регионах мира значительно и быстрее увеличивается по величине, чем то, что предсказывали самые современные климатические модели в нынешних условиях, даже с учётом их регионального летнего фонового потепления. По всей площади суши в четыре раза по сравнению с данными реанализа модели недооценивают положительные тенденции, превышающие 0,5°C за десятилетие, в расширении верхнего хвоста распределений экстремальных температур поверхности и демонстрируют более низкую долю значительно растущих тенденций в целом. В меньшей степени модели также недооценивают наблюдаемые сильные тенденции сокращения верхних хвостов в некоторых областях, в то время как умеренные тенденции хорошо воспроизводятся в глобальной перспективе. Эти результаты подчёркивают необходимость лучшего понимания и моделирования движущих сил экстремальной жары и быстрого смягчения выбросов парниковых газов, чтобы избежать дальнейшего вреда от непредвиденных погодных явлений.

 

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2411258121

 

Крупномасштабные режимы климатической изменчивости, такие как Эль-Ниньо-Южное колебание, Североатлантическое колебание и Индоокеанский диполь, показывают значительные региональные корреляции с сезонными погодными условиями и регулярно прогнозируются метеорологическими агентствами, пытающимися предвидеть сезонные структуры осадков. Авторы использовали машинное обучение вместе с более традиционными подходами, чтобы количественно оценить, насколько изменчивость осадков может быть объяснена крупномасштабными режимами изменчивости, и понять степень, в которой эти режимы взаимодействуют нелинейно. Они обнаружили, что связь между климатическими режимами и осадками преимущественно нелинейна. В некоторых регионах и сезонах климатические режимы могут объяснить до 80% изменчивости осадков. Однако объясняемая изменчивость составляет менее 10% для более чем половины поверхности суши, и только 1% суши показывает значения выше 50%. Этот результат даёт чёткое обоснование для ограничения ожиданий предсказуемости от режимов изменчивости во всех, кроме нескольких выбранных регионов и сезонов.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00853-5

 

Атмосферные аэрозоли существенно влияют на климат Земли и качество воздуха. Количество, массовая концентрация и химический состав аэрозолей влияют на их воздействие на окружающую среду и здоровье. В этом исследовании изучаются глобальные тенденции состава аэрозолей с 2000 по 2020 гг. с использованием модели атмосферной химии и климата EMAC и различных наборов данных наблюдений. К ним относятся данные PM2.5 из региональных сетей и 744 набора данных PM₁ из полевых кампаний AMS (Aerosol Mass Spectometer), проведённых на 169 объектах по всему миру. Результаты показывают, что органический аэрозоль является доминирующим компонентом тонкодисперсного аэрозоля во всех континентальных регионах, особенно в районах со значительным сжиганием биомассы и биогенными выбросами летучих органических соединений. EMAC эффективно воспроизводит распространённость вторичного органического аэрозоля, но в некоторых случаях недооценивает старение органического аэрозоля, выявляя неопределённости в различении свежего и старого вторичного органического аэрозоля. В то время как сульфат является основным компонентом аэрозоля в наблюдениях на основе фильтров, результаты AMS и моделирования указывают на то, что в Европе и Восточной Азии преобладает нитрат. Минеральная пыль также играет важную роль в определённых регионах, как подчёркивает EMAC. Исследование выявляет существенное снижение концентраций сульфата, нитрата и аммония в Европе и Северной Америке, приписываемое контролю выбросов, с различной точностью в прогнозах модели. В Восточной Азии снижение сульфата из-за контроля SO₂ частично фиксируется моделью. Тенденции органического аэрозоля различаются в зависимости от методологии, при этом данные фильтров показывают небольшое снижение, в то время как данные AMS и модельные результаты предполагают небольшое увеличение PM₁ органического аэрозоля в Европе, Северной Америке и Восточной Азии. Это исследование подчёркивает необходимость интеграции передовых моделей и разнообразных наборов данных для лучшего понимания тенденций аэрозолей и руководства экологической политикой.

 

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-3590/

 

Отражение солнечного света может защитить район от «палящих» температур, но в результате могут пострадать близлежащие районы.

Согласно новому модельному исследованию, проведенному Ченгом и Макколлом (Cheng and McColl), стратегия адаптации к изменению климата, направленная на снижение температуры в городе, может иметь противоположный эффект для людей, живущих за пределами зоны, в которой она используется.

Стратегия LRM*, использует такие методы, как покраска крыш и тротуаров в белый цвет, заставляя районы отражать солнечный свет и, следовательно, поглощать меньше тепла. Однако разница в температуре между зоной LRM и прилегающими районами также меняет погодные условия, в результате чего в обеих зонах уменьшается количество осадков.

Это может стать проблемой для людей, живущих по соседству с зоной LRM. Когда почва влажная из-за осадков, часть этой влаги испаряется и охлаждает воздух, поэтому меньшее количество осадков обычно означает более высокую температуру. В зоне LRM охлаждение, полученное за счёт отражения солнечного света, перевешивает нагревание, вызванное более низкой влажностью почвы, поэтому суммарный охлаждающий эффект всё ещё сохраняется. Но соседние области нагреваются из-за снижения влажности почвы без преимущества отражения солнечного света. Поэтому соседние области нагреваются сильнее, а эффект нагрева примерно в 1–4 раза больше, чем эффект охлаждения в зоне LRM.

Если LRM используется в районах с высоким уровнем дохода, граничащих с районами с низким уровнем дохода, эта технология может усугубить климатическое неравенство, предупреждают исследователи.

Но если её применять в правильном масштабе, LRM всё равно может быть полезной. При использовании на территориях размером менее одного километра в поперечнике LRM вряд ли повлияет на осадки и вызовет непреднамеренное потепление, предполагают авторы. А если эту технологию использовать на территориях размером более 10 километров в поперечнике, она, вероятно, приведёт к тому, что гораздо большая область испытает охлаждение, чем потепление, что потенциально делает компромисс оправданным. (Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2024GL112433, 2024).

*LRM (Land Radiative Management) — это метод, который предполагает искусственное увеличение альбедо поверхности Земли для снижения регионального потепления.

 

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/seemingly-simple-climate-adaptation-strategy-could-backfire

 

Выброс диоксида серы (SO₂) в стратосферу и его последующее окисление с образованием сульфатных аэрозолей после крупных вулканических извержений может иметь глубокие последствия для климата Земли. Считается, что время жизни вулканического SO₂ в стратосфере определяется его окислением в газовой фазе гидроксильным радикалом (OH); после окисления он переходит к образованию сульфатных аэрозолей. Однако также было высказано предположение, что гетерогенное окисление на пепле также может быть важным или даже доминирующим, что подразумевает более быстрое образование аэрозолей, по крайней мере, в богатых пеплом шлейфах. Кроме того, в недавней работе используется предполагаемая экспоненциальная подгонка для определения общей массовой нагрузки SO₂ после крупных извержений; качество этой подгонки напрямую влияет на точность оценки массовой нагрузки. Поэтому интересно изучить, насколько точно можно определить время жизни SO₂ из наблюдений, и сравнить наблюдения с модельными оценками. Авторы оценили время жизни SO₂ и его неопределённости после нескольких значительных извержений, используя три различных набора спутниковых наблюдений, и сравнили их с результатами модели CESM-WACCM6. Показано, что определение точной базовой линии, по которой можно количественно оценить вулканическую инъекцию, ограничивает точность оценки времени жизни для некоторых наборов спутниковых данных. Авторы обнаружили, что неопределённости во времени жизни на разных высотах и при разных извержениях затрудняют приписывание изменений времени жизни конкретным процессам удаления SO₂ для рассматриваемых событий.

 

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-3525/

 

Ледники в Арктике потеряли значительную массу за последние два десятилетия. По площади около трети ледников стекают в океан, однако механизмы и движущие силы, управляющие потерей массы на фронтах откола, плохо известны отчасти из-за небольшого числа долгосрочных наблюдений «ледник- океан». Авторы объединили подробные спутниковые записи абляции фронта откола для Аустфонны, крупнейшей ледяной шапки на Шпицбергене, с океаническими записями in situ с морского причала и смоделированным стоком пресной воды за период 2018-2022 гг. Показано, что подводное таяние и откол происходят почти исключительно осенью для всех типов выводных ледников, даже для пульсирующего и быстротекущего ледника Сторисстраумен. Температура океана контролирует наблюдаемую фронтальную абляцию, тогда как подледниковый сток поверхностной талой воды, по- видимому, оказывает небольшое прямое влияние на общую абляцию. Сезонное потепление прибрежных вод различается как по величине, так и по глубине и времени, что указывает на сложное взаимодействие между притоком воды под влиянием Атлантики на глубине и сезонно нагреваемой поверхностной водой в Баренцевом море. Непосредственная реакция фронтальной абляции на сезонное потепление океана предполагает, что морские ледники в высоких арктических регионах, подверженных атлантификации, подвержены быстрым изменениям, которые следует учитывать в будущих прогнозах поведения ледников.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-54825-7

 

Ежегодный отчёт NOAA по арктическому климату иллюстрирует более тёплый, влажный и всё более шаткий арктический климат.

11-й год подряд Арктика нагревается сильнее, чем остальной мир, и это изменение продолжает вызывать каскадные последствия для арктических систем, дикой природы и жителей.

Авторы Arctic Report Card этого года заявили, что постоянно экстремальные климатические наблюдения в Арктике указывают на «новый режим» — быстро и радикально меняющийся климат, сильно отличающийся от того, что наблюдался в ХХ веке. Нарушения, вызванные изменением климата, выталкивают Арктику на «неизведанную территорию», пишут авторы отчёта.

NOAA ежегодно выпускает Arctic Report Card, чтобы предоставить обновлённую информацию о климате и экологических системах региона. Отчёт был опубликован 10 декабря на ежегодном собрании Американского геофизического союза (AGU 2024) в Вашингтоне, округ Колумбия.

«Новый режим — это не то же самое, что новая норма», — сказала Твила Мун (Twila Moon), специалист по льду из Национального центра данных по снегу и льду и автор отчёта. «Мы продолжаем наблюдать быстрые и масштабные изменения в Арктике..., но год за годом мы наблюдаем экстремальные или близкие к экстремальным события».

«Слякотные» моря

Одним из первых индикаторов глобального изменения климата является морской лёд, сказал Уолтер Мейер (Walter Meier), специалист по морскому льду в Национальном центре данных по снегу и льду и автор отчёта. В сентябре 2024 года среднемесячная протяжённость морского льда (месяце с наименьшей протяжённостью в году) была шестой самой низкой за всю историю наблюдений. Морской лёд в Гудзоновом заливе начал отступать примерно на месяц раньше обычного, а тонкий лёд около Северного полюса треснул, обнажив открытую воду. «По сути, он превратился из ледяного покрова в мокрый», — сказал Мейер.

Меньшее количество льда позволило рекордно увеличить движение арктических судов по Северному морскому пути, и китайское судно стало первым крупным контейнеровозом, совершившим рейс в Арктике.

Наименьшая (сентябрь) и наибольшая (март) протяжённость морского льда неуклонно снижалась с 1979 года. Многолетняя протяжённость в сентябре относится к протяжённости льда, который пережил по крайней мере один сезон таяния.

Продолжающееся сокращение площади морского льда связано с повышением температуры воздуха и океана — в августе арктические моря были примерно на 2–4°C теплее, чем в период с 1991 по 2020 гг., а температура воздуха была второй самой высокой за всю историю наблюдений.

Мейер сказал, что хотя минимальные значения площади морского льда были стабильно низкими примерно с 2007 года и неуклонно снижались с 1980-х годов, он ожидает увидеть ещё одно резкое падение в течение следующих нескольких лет, поскольку более толстый и старый лёд теперь подвергается воздействию всё более высоких температур. «Я подозреваю, что мы можем оказаться на пороге ещё одной точки невозврата», — сказал он.

Недавнее исследование, опубликованное в Nature Communications, прогнозирует, что первый день без льда в Арктике может наступить до 2030 года.

От стока к источнику

Другим свидетельством нового климатического режима Арктики является переход частей региона из стоков в источники углекислого газа, что обращает вспять тысячелетнюю историю Арктики, которая заключалась в улавливании, а не в высвобождении мирового атмосферного углерода. Этот поворот в первую очередь обусловлен повышением температуры воздуха, которое приводит к таянию многолетней мерзлоты (вечномёрзлой почвы) и высвобождению парниковых газов, запертых внутри. Температура многолетней мерзлоты на Аляске в этом году была второй самой высокой за всю историю наблюдений и самой высокой за всю историю наблюдений для 9 из 20 долгосрочных станций мониторинга в штате.

Многие места в Арктике теперь являются источниками, а не поглотителями углекислого газа.

Таяние многолетней мерзлоты «может стать важной обратной связью в земной системе, которая способствует потеплению климата», — сказал Брендан Роджерс (Brendan Rogers), учёный- исследователь Арктики из Центра климатических исследований Вудвелла и автор отчёта.

Увеличение частоты и интенсивности лесных пожаров в Арктике также сыграло свою роль в выбросах углекислого газа.

Переход от поглотителя к источнику «вызывает всеобщую обеспокоенность», поскольку усложняет усилия по сдерживанию выбросов, написали авторы. Результаты по выбросам из многолетней мерзлоты должны «дать дополнительную мотивацию для более амбициозных действий в достижении климатических целей», — сказал Роджерс.

Климатическая путаница

Хотя долгосрочные средние показатели обозначают чёткие тенденции в Арктике в целом, регионы в пределах Арктики испытывают разные изменения с разной скоростью. В этом году в некоторых частях канадской Арктики были гораздо более короткие снежные сезоны, тогда как в частях евразийской Арктики снег лежал дольше.

Региональные различия затрудняют планирование определённых погодных условий и нарушают жизнь жителей Арктики, пишут авторы отчёта.

Популяции мигрирующих карибу в Арктике сократились примерно на 65% с тех пор, как их численность достигла пика в 1990-х и 2000-х годах, поскольку им приходится бороться с изменениями климата и антропогенным воздействием. Это сокращение создаёт проблемы для сообществ, которые зависят от карибу в качестве пищи. Авторы отчёта пишут, что знания коренных охотников будут иметь ключевое значение для понимания динамики карибу и других арктических систем по мере потепления региона.

«Лучшее время для действительно решительных действий, вероятно, было около 40 лет назад», — сказал Роджерс. «Но следующее лучшее время — сейчас».

 

Ссылка: https://eos.org/articles/another-hot-arctic-year-indicates-a-new-climate-regime

 

 

 

Сокращение морского ледяного покрова и повышение температуры морской поверхности (ТМП) влияют на полярный климат неопределёнными способами. Авторы, с целью снизить неопределённость, сравнили результаты четырёх 41-летних расчётов четырьмя моделями общей циркуляции атмосферы. В базовых расчётах модели используют идентичные предписанные ТМП и условия морского ледяного покрова, репрезентативные для 1950–1969 гг. В трёх экспериментах по чувствительности ТМП и морской ледяной покров индивидуально и одновременно изменяются до условий, репрезентативных для 2080–2099 гг. в сценарии сильного потепления. В целом модели сходятся во мнении, что более высокие ТМП оказывают широкомасштабное влияние на температуру и осадки на уровне 2 м, в то время как сокращение морского ледяного покрова в основном вызывает локальный отклик (т.е. наибольший эффект там, где происходит возмущение морского льда). Таким образом, уменьшение морского ледяного покрова вызывает большее изменение осадков и температуры, чем более высокие ТМП в районах, где морской ледяной покров сокращается, в то время как более высокие ТМП доминируют в оклике в других местах. В целом, реакция температуры и осадков на одновременные изменения ТМП и морского ледяного покрова приблизительно равна сумме их индивидуальных изменений, за исключением областей сокращения морского льда, где совместный эффект меньше, чем сумма индивидуальных эффектов. Модельные оценки хуже согласуются по величине и пространственному распределению реакции среднего давления на уровне моря, т.е. неопределённости, связанные с реакциями атмосферной циркуляции, больше неопределённостей, связанных с термодинамическими реакциями. Более того, реакция циркуляции на сокращение морского ледяного покрова иногда значительно усиливается, но иногда нейтрализуется реакцией на более высокие ТМП.

 

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-3458/

 

Арктика, характеризующаяся суровыми климатическими условиями и редкой растительностью, переживает быстрое потепление, при этом температура повышается в четыре раза быстрее, чем в мире с 1979 года. Обширные последствия этих изменений влекут далеко идущие эффекты для глобального климата и энергетического баланса. Спутниковое дистанционное зондирование является ценным инструментом для мониторинга динамики растительности Арктики, особенно в регионах с ограниченными наземными наблюдениями. Для изучения продолжающегося влияния изменения климата на динамику растительности Арктики и субарктического региона был проведён обзор 162 исследований, опубликованных в период с 2000 г. по ноябрь 2024 г. В этом обзоре анализируются цели исследований, пространственное распределение областей исследования, методы, а также временное и пространственное разрешение используемых спутниковых данных. Основные выводы раскрывают циркумполярные тенденции, включая позеленение Арктики, сокращение площади лишайников, рост ареала кустарников и положительные тенденции первичной продуктивности. Эти изменения влияют на баланс углерода в тундре и затрагивают специализированную фауну и местные сообщества. Подавляющее большинство исследователей проводили свой анализ на основе многоспектральных данных, в первую очередь с использованием датчиков AVHRR, MODIS и Landsat. Хотя потепление Арктики связано с тенденциями озеленения, повышением производительности и расширением ареала кустарников, разнообразные и локализованные экологические сдвиги находятся под влиянием множества сложных факторов. Кроме того, эти изменения может быть трудно наблюдать из-за сложных условий облачности и освещённости при получении оптических спутниковых данных. Кроме того, сложность проверки этих изменений усугубляется нехваткой данных in situ. Объединение спутниковых данных с различными пространственно-временными характеристиками и типами датчиков в сочетании с методологическими достижениями может помочь смягчить пробелы в данных. Это может быть особенно важно при оценке потенциальной роли Арктики как будущего источника или стока углерода.

 

Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/16/23/4509