В статье представлен набор данных, содержащий информацию о планах действий в области энергетики и климата 6850 муниципалитетов, принимающих участие в транснациональной инициативе Глобального пакта мэров (GCoM). Этот набор включает обязательства по сокращению суммарных выбросов парниковых газов не менее чем на 20% к 2020 году, на 55% к 2030 году и достижению климатической нейтральности к 2050 году. Подписавшие стороны обязуются решать любые из трёх основных направлений инициативы, а именно смягчение последствий изменения климата, адаптацию и доступ к энергии. После двух предыдущих выпусков представлен третий выпуск коллекции GCoM с датой закрытия в сентябре 2022 года. Наборы данных включают информацию о планах действий и отчётах по мониторингу, поскольку они представляются подписавшимися сторонами самостоятельно, проходя процедуру проверки качества перед публикацией. Кроме того, разработано внешнее сравнение с Базой данных выбросов для глобальных атмосферных исследований (EDGAR v7), контролирующее сопоставимые источники и секторы деятельности, что обеспечивает возможность использования наборов данных GCoM для соответствующих исследований местной политики и её влияния на снижение воздействия изменения климата.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-024-03613-5

 

NASA обновляет принципы разработки и реализации миссий по исследованию Земли, чтобы гарантировать, что их данные и научные достижения быстрее и эффективнее доходили до пользователей и лиц, принимающих решения.

Более 60 лет миссии NASA по изучению Земли расширяли понимание земных систем и помогали отслеживать и управлять воздействиями на окружающую среду и изменением климата, такими как засухи, вырубка лесов и наводнения из-за экстремальных осадков.

В то время эти миссии, как правило, разрабатывались в первую очередь для удовлетворения потребностей в данных исследователей, работающих над ответами на насущные научные вопросы. Творческие приложения и использование этих данных, например, направленные на предоставление практических решений или улучшение принятия решений для общественных нужд, часто рассматривались только на более поздних этапах процесса разработки и развёртывания.

Но растущая срочность современных экологических проблем требует более оперативного внимания к применению идей из миссий по наблюдению за Землёй на благо человечества. Таким образом, NASA меняет свой подход, чтобы с самого начала отдавать приоритет практическому применению своих данных при проектировании, выборе и поддержке новых миссий. В рамках этой стратегии агентство также теперь намеренно создаёт программы и инструменты с учётом потребностей конечных пользователей и повышает общественные преимущества существующих миссий и мероприятий.

Два примера, демонстрирующие обновлённый подход NASA, — это миссия Surface Biology and Geology (SBG), которая находится в разработке и должна быть запущена в 2027 или 2028 году, а также текущая миссия Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite–2 (ICESat-2).

 Оценка приложений при проектировании миссий

В 2017 году в Десятилетнем обзоре по наукам о Земле и приложениям из космоса был сформулирован консенсус исследовательского сообщества о том, что для планировщиков миссий критически важно учитывать последующие приложения данных миссии, при этом продолжая решать самые насущные научные вопросы. В частности, обзор бросил вызов сообществу учёных-землеведов «преследовать всё более амбициозные цели и инновационные решения, которые повышают и ускоряют научную/прикладную ценность космических наблюдений Земли». Для решения этой задачи требуется трансформировать то, как реализуются текущие миссии, а также то, как разрабатываются новые, чтобы отразить акцент на приложениях данных как на мере ценности данных.

В ответ на это NASA разработала свою новую стратегию «От науки о Земле к стратегии действий», публично представленную ​​на открытой сессии Комитета национальных академий по наукам о Земле и приложениям из космоса 20 марта. Этот стратегический план на 2024–2034 гг. использует уникальное положение NASA как космического и научного агентства с сквозными возможностями, от разработки и запуска инновационных технологий до расширения научных знаний и создания инструментов и моделей, позволяющих лицам, принимающим решения, решать реальные проблемы.

Ранней инициативой в этом новом направлении является исследование NASA SBG, бывшее первым из нескольких десятилетних научных исследований и прикладных целей, которые должны были быть разработаны. Десятилетнее исследование наметило приоритеты для будущей спутниковой миссии SBG, включая наблюдение за наземной растительностью, водными экосистемами, снегом и льдом, активными изменениями на поверхности Земли и изменениями в землепользовании, а также установление приоритетов для управления сельским хозяйством, естественной средой обитания, водопользованием и качеством и городским развитием.

План SBG интегрировал эти потребности в наблюдении в исследование потенциальных архитектур, которое оценивало, какие типы датчиков и измерительных возможностей необходимы для получения желаемых наблюдений. Ли и др. (Lee et al.) [2022] описали, как NASA привлекла заинтересованные стороны в прикладном сообществе, включая тех, кто управляет сельским хозяйством, прибрежными и внутренними водными экосистемами и снежно-ледяными экосистемами, в это архитектурное исследование. Это взаимодействие внесло вклад в инженерное проектирование миссии, помогло сфокусировать обсуждения с международными партнёрами и усилило преимущества чёткого определения продуктов данных миссии на раннем этапе как для приложений, так и для пользователей научных данных.

Последующее исследование потребностей и оценки пользователей SBG также привлекло вклад широкого круга заинтересованных сторон, включая сообщество реагирования на пожары, тех, кто управляет воздействием городской жары на здоровье, а также менеджеров по охране природы и биоразнообразию и других. В этом исследовании NASA перечислила концепции приложений и контексты принятия решений, способных повлиять на проектирование архитектур SBG. Например, задержка данных и пространственное разрешение являются двумя критическими факторами, которые часто определяют, могут ли заинтересованные организации продуктивно использовать набор данных наблюдений.

Задержка данных — это общее время, которое проходит между моментом, когда данные получены датчиком, и моментом, когда они становятся общедоступными. Если задержка слишком велика, то данные могут быть бесполезны для принятия решений, например, для предоставления сообществам своевременных предупреждений о наводнении во время прилива или для повышения уровня предупреждений об эвакуации с «рекомендуемого» до «обязательного». Аналогично, если пространственное разрешение набора данных — скажем, характеризующего наводнение или другую опасность — слишком низкое, то спасатели не смогут определить местонахождение пострадавших сообществ, чтобы обеспечить их безопасность.

Однако существуют компромиссы между задержкой, разрешением и стоимостью миссии. Например, наборы данных с высоким разрешением собираются реже, чем с более низким пространственным разрешением, и поэтому с меньшей вероятностью будут доступны при необходимости, отчасти потому, что увеличение разрешения обычно увеличивает стоимость миссии и задержку данных. Таким образом, максимально допустимая задержка была назначена для каждого приложения, определённого сообществом пользователей SBG, например, для мониторинга и картирования лесных пожаров в реальном времени, экстремальной жары в городских условиях и геологических опасностей (например, извержений вулканов).

Окончательная архитектура, выбранная для миссии, включает несколько космических аппаратов, которые вместе будут предоставлять данные с пространственным разрешением 60 метров с задержкой данных менее 24 часов и будут включать гиперспектральные возможности [Thompson et al., 2022]. В соответствии со стратегическим планом NASA на 2024–2034 гг. этот окончательный проект максимизирует как научные приоритеты, определённые в десятилетнем обзоре, так и полезность данных миссии для всех потенциальных приложений.

 Расширение инвестиций в существующие миссии

Одним из основных способов, с помощью которых NASA использует данные существующих миссий на Земле, является финансирование разработки инновационных новых приложений и прикладных исследовательских мероприятий, например, через свои открытые программы Research and Analysis и Earth Action (Earth Action — это новый элемент в Отделе наук о Земле NASA, включающий бывший портфель прикладных наук, а также другие мероприятия). Ярким примером плодов этих усилий является программа приложений миссии ICESat-2, которая фокусируется на продвижении и социализации использования данных этой текущей миссии.

ICESat-2 несёт один инструмент: усовершенствованную топографическую лазерную систему высотомера, или ATLAS. ATLAS испускает лазерные фотоны и измеряет время прохождения обратных фотонов, отражённых от поверхности Земли, для расчёта расстояния между космическим аппаратом и поверхностью. На основе этих наблюдений инструмент составляет карту рельефа поверхности вдоль траекторий космического аппарата с высокой степенью детализации с задержкой в ​​45 дней.

Запущенный в 2018 году, ATLAS продолжает предоставлять уникальный набор данных со структурой и плотностью выборки, отличными от наборов данных, создаваемых другими датчиками наблюдения за Землей. А NASA продолжает финансировать прикладные мероприятия, направленные на расширение использования данных ATLAS для поддержки принятия решений, связанных, например, с арктическим морским льдом, таянием наземного льда и состоянием критически важных резервуаров питьевой воды.

Программа приложений ICESat-2, помогающая пользователям получать доступ к данным ATLAS и применять их, успешно повысила наглядность миссии и закрепила её непреходящую ценность. Добровольные ранние последователи из сообщества пользователей, такие как поставщик морских геопространственных данных TCarta и Фонд исследований и управления культурными объектами, внесли свой вклад в разработку продуктов и мероприятий миссии. А вовлечение потенциальных пользователей посредством встреч и публикаций привело к более широкому и четкому пониманию полезности точных наблюдений за высотой из космоса с момента запуска миссии [Brown et al., 2022]. Благодаря своим усилиям программа приложений обеспечивает улучшенную интеграцию приложений в будущие миссии по альтиметрии.

 Приложения для анализа альтиметрии

ATLAS предоставляет чрезвычайно точные данные о высоте, но доступ к данным и их понимание могут представлять трудности, особенно для новых пользователей. Для упрощения использования данных альтиметрии и разработки новых приложений был создан набор инструментов и продуктов, включая следующие примеры.

Библиотека программного обеспечения icepyx была создана сообществом пользователей, разработчиков и учёных ICESat-2. Эти люди объединились для разработки общей библиотеки существующих ресурсов, нового кода, учебных пособий и вариантов использования, чтобы обеспечить научные открытия путём упрощения процесса поиска, доступа и анализа наборов данных ICESat-2. Инструмент используется, например, для объединения данных ATLAS о высоте океана с наблюдениями за температурой, солёностью и глубиной с помощью океанических буёв для ускорения понимания изменений в морских течениях и ледовом покрове в отдаленных регионах [Bisson et al., 2023].

SlideRule — это открытая структура для обработки научных данных по запросу в облаке. Плагин ICESat-2 SlideRule предлагает настраиваемый инструмент для использования архива низкоуровневых (минимально обработанных) продуктов данных миссии. Пользователь определяет интересующую географическую область и ключевые параметры обработки, такие как период агрегации или продукт, через интерактивный веб-интерфейс или интерфейс прикладного программирования (API), а SlideRule возвращает высокоуровневые продукты облака точек высот поверхности за секунды или минуты. Эта функциональность обеспечивает быструю разработку алгоритмов, визуализацию и интерпретацию данных. SlideRule также облегчает приложения, требующие индивидуальной обработки данных альтиметрии, такие как измерение межгодовых изменений глубины снежного покрова и оценка вероятного влияния этих изменений на доступность воды в горных регионах средних широт [Besso et al., 2024].

CryoCloud — это облачная среда, созданная экспертами сообщества, которая разрабатывает инструменты с открытым исходным кодом для совместных открытых исследований криосферы. Платформа предоставляет обучающие семинары в стиле хакатона, а также поддержку учёным в проведении исследований и преподавании в бесплатной и доступной онлайн-среде, менее зависимой от локальных вычислительных ресурсов. Например, CryoCloud используется в приложениях для улучшения понимания того, как повышение уровня моря, вызванное таянием ледяного покрова Гренландии, повлияет на прибрежные сообщества.

OpenAltimetry — это бесплатный, удобный инструмент на основе карт для визуализации данных о высоте поверхности, собранных миссиями ICESat и ICESat-2. Пользователи определяют географическую область, продукт данных и интересующую дату с помощью интерактивного веб-интерфейса или API, а затем могут быстро проверять и загружать геолокационные данные. Исследователи использовали OpenAltimetry для проверки измерений высоты деревьев, собранных программой Global Learning and Observations to Benefit the Environment (GLOBE) [Campbell, 2021], и для исследования таяния поверхностного льда в Антарктиде как индикатора потепления и потери льда [Geetha Priya et al., 2022].

Продукты ICESat-2 QuickLook ускоряют доставку подмножества данных ICESat-2 с типичных 30–45 дней, необходимых для высокоточных наблюдений высоты, до менее чем 72 часов. Хотя данные QuickLook имеют большую неопределённость в их геолокации и сообщаемых высотах по сравнению со стандартными продуктами данных с более длительной задержкой, их гораздо более быстрая доступность представляет ценность для приложений, требующих более близкой к реальному времени информации. Данные QuickLook используются в операционных системах, таких как GloLakes, которая предоставляет уровни озёр в качестве входных данных для мониторинга водных ресурсов в почти реальном времени в более чем 27 000 озёр по всему миру [Hou et al., 2024]. (Стандартные продукты данных, как только станут доступны, заменят файлы данных QuickLook, поддерживаемые Национальным центром данных по снегу и льду, для обеспечения максимально возможной точности.) 

Сила партнёрств 

SBG и ICESat-2 — это всего лишь два примера того, как NASA меняет свой подход к выбору и разработке новых миссий по науке о Земле и расширяет полезность существующих миссий. Другие примеры включают предстоящие миссии, такие как Geosynchronous Littoral Imaging and Monitoring Radiometer (GLIMR) и Landsat Next, запуск которых запланирован на 2026–2027 и 2030 годы соответственно. 

GLIMR — это геостационарный датчик, который будет расположен над Мексиканским заливом и юго-восточным побережьем США для предоставления критически важной информации о вредоносном цветении водорослей, разливах нефти, скоплениях саргассума и других прибрежных опасностях. Миссия была разработана с этой уникальной целью — предоставлять критически важную информацию для улучшения реагирования, сдерживания и информирования общественности, необходимых в густонаселенных регионах. Landsat Next, созвездие из трёх идентичных обсерваторий, было перепроектировано для удовлетворения потребностей обширной базы пользователей Landsat, обеспечивая более частые наблюдения и более высокое пространственное разрешение, продолжая при этом наследие Landsat посредством устойчивых операций миссии. 

Что не меняется в подходе NASA, так это важность, которую она придаёт работе с заинтересованными сторонами. Новая стратегия «От науки о Земле к стратегии действий» подчёркивает ценность стратегических партнёрств в предоставлении ощутимых общественных выгод. Таким образом, сотрудничество с международными партнёрами, академическими кругами, некоммерческими организациями и другими агентствами останется ключевым в усилиях по удовлетворению потребности в наблюдениях за Землёй, которые доступны, применимы и полезны для помощи человечеству в решении неотложных проблем. 

References

Besso, H., D. Shean, and J. D. Lundquist (2024), Mountain snow depth retrievals from customized processing of ICESat-2 satellite laser altimetry, Remote Sens. Environ., 300, 113843, https://doi.org/10.1016/j.rse.2023.113843.

Bisson, K. M., et al. (2023), Software to enable ocean discoveries: A case study with ICESat-2 and Argo, ESS Open Archive, https://doi.org/10.22541/au.170258908.81399744/v1.

Brown, M. E., et al. (2022), Scientist-stakeholder relationships drive carbon data product transfer effectiveness within NASA program, Environ. Res. Lett., 17(9), 095004, https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac87bf.

Campbell, B. A. (2021), ICESat-2 and the Trees Around the GLOBE student research campaign: Looking at Earth’s tree height, one tree at a time, Acta Astronaut., 182, 203–207, https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.02.002.

Geetha Priya, M., et al. (2022), Estimation of surface melt induced melt pond depths over Amery Ice Shelf, East Antarctica using multispectral and ICESat-2 data, Disaster Adv., 15, 1–8, https://doi.org/10.25303/1508da01008.

Hou, J., et al. (2024), GloLakes: Water storage dynamics for 27 000 lakes globally from 1984 to present derived from satellite altimetry and optical imaging, Earth Syst. Sci. Data, 16, 201–218, https://doi.org/10.5194/essd-16-201-2024.

Lee, C. M., et al. (2022), Systematic integration of applications into the Surface Biology and Geology (SBG) Earth mission architecture study, J. Geophys. Res. Biogeosci., 127(4), e2021JG006720, https://doi.org/10.1029/2021JG006720.

Thompson, D. R., et al. (2022), Ongoing progress toward NASA’s Surface Biology and Geology mission, in IGARSS 2022: 2022 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, pp. 5,007–5,010, Inst. of Electr. and Electron. Eng., Piscataway, N.J., https://doi.org/10.1109/igarss46834.2022.9884123.

 

Ссылка: https://eos.org/features/data-to-decisions-changing-priorities-for-earth-observations

 

11 августа 2024 года – Правительство Японии и Программа развития ООН (ПРООН) заключили соглашение о запуске нового совместного проекта под названием «Повышение устойчивости городов к риску бедствий и изменению климата в Центральной Азии». Бюджет проекта - 4,9 миллиона долларов США. Церемония подписания прошла в г. Астана, Казахстан. Проект направлен на повышение устойчивости городов Центральной Азии к климатическим рискам через применение региональных механизмов сотрудничества и национальных стратегий трансформации, а такжесодействие устойчивому развитию в Казахстане, Кыргызстане, Таджикистане, Туркменистане и Узбекистане. Проект будет реализован в рамках регионального сотрудничества в контексте Диалога «Центральная Азия плюс Япония».

Центральная Азия является одним из наиболее уязвимых к климатическим изменениям регионов, сталкивающимся с серьезными последствиями изменения климата. Сложный профиль рисков региона включает частые природные катастрофы, которые часто перерастают в бедствия, высокую степень деградации окружающей среды и загрязнение, среди прочих факторов. Городское население особенно подвержено рискам, так как быстрая урбанизация опережает текущие усилия по снижению рисков и адаптации.

На церемонии подписания Постоянный ппредставитель ПРООН в Казахстане Катаржина Вавьерниа подчеркнула необходимость срочных действий в области климатической повестки. «Уязвимость Центральной Азии к изменению климата требует немедленных мер. Эта инициатива будет использовать механизмы сотрудничества и трансформационные стратегии для борьбы с нарастающими природными угрозами и укрепления устойчивости городов по всему региону», - заявила она.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) в своем Шестом оценочном докладе пришла к выводу, что изменение климата представляет собой серьезную угрозу для Центральной Азии, поскольку повышение температуры превышает средний мировой показатель, предсказав ее рост на 2,0-5,7 градуса по Цельсию к 2085 году. Это приведет к более экстремальным погодным явлениям, волнам аномальной жары и засухам, создавая существенные вызовы для региона.

Проект будет сосредоточен на укреплении регионального сотрудничества через существующие координационные платформы, одновременно внедряя инновационные подходы к городскому планированию, основанные на успешных практиках таких стран, как Япония. Путем интеграции новых методов оценки климатических и природных рисков проект нацелен на переосмысление городского планирования для эффективного решения будущих климатических вызовов. Кроме того, проект будет включать обучающие мероприятия с целью обеспечения устойчивости реализованных в рамках проекта интервенций.

«Строительство устойчивых городов имеет важное значение для будущего Центральной Азии», - отметилаСтелиана Недера, Директор Регионального хаба ПРООН в Стамбуле. «Этот проект будет использовать комплексный подход для обеспечения устойчивости городов для интеграции снижения риска изменения климата и стихийных бедствий в городское планирование и развитие, гарантируя, что наши города будут лучше подготовлены к будущим вызовам», - добавила она.

ПРООН реализаует инициативы по повышению устойчивости городов в Центральной Азии, стремясь создать города, которые будут процветать в условиях климатических вызовов.

Данная инициатива придерживается подхода, сосредоточенного на людях, учитывающего гендерные аспекты и климатические риски, и направлена на устранение изолированных стратегий в городском планировании.комплексную и инклюзивную стратегию, ПРООН стремится создать устойчивые городские сообщества, которые лучше подготовлены к последствиям изменения климата.

 

Ссылка: https://www.undp.org/ru/kyrgyzstan/press-releases/yaponiya-i-proon-zapuskayut-novuyu-iniciativu-po-povysheniyu-ustoychivosti-gorodov-k-klimaticheskim-riskam-v-centralnoy

 

11 сентября на очередном заседании Центральной методической комиссии по гидрометеорологическим и гелиофизическим прогнозам Росгидромета (ЦМКП), была представлена технология сезонного прогнозирования.

В заседании приняли участие заместитель руководителя Росгидромета Владимир Соколов, представители ФГБУ «Гидрометцентр России», ФГБУН «ИВМиМГ СО РАН», ФБГУ «ГГО», ФГБУ «ГВЦ Росгидромета», УГМС и других подведомственных учреждений Росгидромета.

В ходе заседания был заслушан доклад о развитии технологии сезонного прогнозирования на базе усовершенствованной модели Земной системы INM-CM6. Эта работа проводится Гидрометцентром России совместно с Институтом вычислительной математики РАН в рамках реализации важнейшего инновационного проекта государственного значения «Единая национальная система мониторинга климатически активных веществ» (ВИП ГЗ).

Новая разработка позволила увеличить пространственное разрешение блока динамики атмосферы, улучшить описание физических процессов, подстилающей поверхности, облачности и параметризации конденсации, а также повысить вычислительную эффективность.

Оценки успешности ансамблевых сезонных вероятностных и детерминистских прогнозов основных метеоэлементов свидетельствуют о мировом уровне сезонных прогнозов на базе модели INM-CM6. Например, в период с начала 2022 г. до начала 2024 г. оценки качества прогнозов по данной модели для приземной температуры по Северной Евразии находились в первой пятерке лучших мировых моделей.

Выходная продукция модели INM-CM6 будет использована для прогноза температурного режима на отопительный период (октябрь 2024 – март 2025 гг.) по территории Российской Федерации.
С решениями ЦМКП можно ознакомиться на сайте Методического кабинета Гидрометцентра России.
ЦМКП создана Росгидрометом в целях проведения планомерной работы по повышению качества информации о прогнозируемом состоянии окружающей природной среды, ее загрязнении, в том числе экстренной информации.

 

Ссылка: https://www.meteorf.gov.ru/press/news/38673/

 

Контекстуализация текущего повышения температуры в Северном полушарии исключается из-за короткого инструментального периода последних 120 лет и недостатка температурно- чувствительных косвенных записей, особенно в более низких широтах к югу от <50° с.ш. Авторы разработали сеть из 29 хронологий интенсивности синего цвета, полученных из колец деревьев Tsuga canadensis (L.) Carrière и Picea rubens Sarg., распространённых в Средней Атлантике и на северо-востоке США (Mid-Atlantic and Northeast USA, MANE) — регионе, недостаточно представленном многовековыми температурными записями. Они использовали эту сеть для реконструкции средних температур воздуха с марта по сентябрь до 1461 г. н.э. на основе модели, которая объясняет 62% инструментальной дисперсии температуры с 1901 по 1976 г. н.э. С 1998 г. н.э. летние температуры в MANE неизменно являются самыми высокими за последние 561 год, превышая среднее значение за 1951–1980 гг. на +1,3°C. Прохладное лето в MANE часто было вызвано вулканической деятельностью, при этом значительные (p < 0,05) отклонения температуры были связаны с 80% крупнейших тропических (n = 13) и внетропических (n = 15) извержений с 1461 г. н.э. Тем не менее, обнаружено, что большая часть выявленных событий похолодания в записях, вероятно, не была вызвана вулканизмом и либо связана со стохастической изменчивостью, либо с атмосферной циркуляцией через значительные связи (p < 0,05) с региональными, прибрежными температурами поверхности моря, геопотенциальной высотой 500 гПа и меридиональными и зональными векторами ветра на 300 гПа. Расширение сети MANE на запад и юг и её объединение с существующими чувствительными к температуре прокси- данными по всей Северной Америке является важным следующим шагом на пути к созданию сетчатого поля реконструкции температуры для Северной Америки.

 

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-024-03798-z

 

Проект сравнения моделей химии аэрозолей (Aerosol Chemistry Model Intercomparison Project, AerChemMIP) был одобрен Проектом CMIP6 и был разработан для количественной оценки воздействия аэрозолей и химически активных газов на климат и качество воздуха. AerChemMIP обеспечил первый последовательный расчёт эффективного радиационного воздействия для широкого спектра агентов, что стало важным вкладом в шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (AR6). Он поддержал количественную оценку параметров обратной связи между составом атмосферы и климатом и реакции климата на кратковременные климатические факторы (Short-Lived Climate Forcers, SLCF), а также позволил определить будущие последствия смягчения загрязнения воздуха и изучить взаимодействия между климатом и качеством воздуха в переходном моделировании. Авторы подробно рассмотрели AerChemMIP и оценили проект в сравнении с его заявленными целями, его вкладом в проект CMIP6 и в более широкие научные усилия, направленные на понимание роли аэрозолей и химии в земной системе. Оценены успехи проекта, а также оставшиеся проблемы и пробелы. В заключение приведены некоторые рекомендации, которые, как надеются авторы, послужат вкладом в планирование будущих MIP в этой области. В частности, подчёркнута необходимость достаточного размера ансамбля для атрибуции региональных климатических реакций и необходимость координации между проектами для обеспечения решения ключевых научных вопросов.

 

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-2528/

 

Историческая глобальная температурная запись является важным продуктом данных для количественной оценки изменчивости и изменения земной системы. В последние годы стала доступна более точная характеристика неопределённости наблюдений в глобальных и полушарных тенденциях, но эти методологии не обязательно применимы к анализам в меньших региональных областях или ежемесячных или сезонных средних значениях, где разреженность станций и другие систематические проблемы способствуют большей неопределённости. В этом исследовании представлен сеточный ансамбль неопределённости исторических аномалий температуры поверхности из продукта температуры поверхности (GISTEMP) Института космических исследований Годдарда (GISS). Этот ансамбль характеризует сложную пространственную и временную корреляционную структуру неопределённости, обеспечивая лучшее распространение неопределённости для климата и прикладной науки в приложениях исторических температурных продуктов в пространственных масштабах от глобального до регионального и временных масштабах от столетий до месяцев. В этой работе подробно описана методология создания ансамбля неопределённости, представлены ключевые статистические данные об эволюции неопределённости в пространстве и времени, а также лучшие практики для использования ансамбля неопределённости в будущих исследованиях. Сводные статистические данные ансамбля неопределённости хорошо согласуются с предыдущей глобальной оценкой неопределённости GISTEMP, что обеспечивает уверенность в обеих оценках.

 

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2023JD040179

 

Океан и биосфера суши являются двумя основными стоками антропогенного углерода в настоящее время. Когда антропогенные выбросы углерода окажутся нулевыми, а температуры стабилизируются, океан, как прогнозируется, станет доминирующим и единственным глобальным естественным поглотителем углерода. Несмотря на важность океана для углеродного цикла и, следовательно, климата, неопределённости относительно десятилетней изменчивости этого поглотителя и основных движущих сил этой десятилетней изменчивости остаются большими, поскольку наблюдение за стоком углерода в океане и обнаружение антропогенных изменений с течением времени остаются сложными. Основными инструментами, используемыми для предоставления ежегодно разрешённых оценок стока углерода в океане за последние десятилетия, являются продукты глобальных наблюдений pCO₂, которые экстраполируют разрозненные наблюдения pCO₂ в пространстве и времени, и глобальные биогеохимические модели океана, зависящие от данных атмосферного реанализа. Однако эти инструменты (i) ограничены во времени в течение последних 3–7 десятилетий, что затрудняет статистический анализ движущих сил десятилетних тенденций; (ii) все они основаны на одном и том же внутреннем состоянии климата, что делает невозможным разделение внешнего и внутреннего вклада в десятилетние тенденции; и (iii) не может оценить надёжность драйверов в будущем, особенно когда выбросы углерода сократятся или полностью прекратятся. Здесь использован ансамбль из 12 моделей земной системы из CMIP6 с целью понять драйверы десятилетних тенденций в прошлом, настоящем и будущем стоке углерода в океане. Расчёты с помощью этих моделей земной системы охватывает период с 1850 по 2100 гг. и включают четыре различных сценария будущих общих социально-экономических путей (SSP), от низких выбросов и высокого смягчения до высоких выбросов и низкого смягчения. Используя этот ансамбль, автор показывает, что 80% десятилетних тенденций в стоке углерода в океане можно объяснить изменениями десятилетних тенденций в атмосферном CO₂, пока сток углерода в океане остаётся меньше 4,5 Пг С в год⁻¹. Остальные 20% обусловлены внутренней изменчивостью климата и поглощением тепла океаном, что приводит к потере углерода из океана. Когда сток углерода превышает 4,5 Пг С год⁻¹, что происходит только в сценариях SSP3-7.0 и SSP5-8.5 с высоким уровнем выбросов, содержание CO₂ в атмосфере повышается быстрее, изменение климата ускоряется, а термохалинность океана и химическая способность поглощать углерод из атмосферы снижаются, так что десятилетние тенденции в стоке углерода в океане становятся существенно меньше, чем предполагалось на основе изменений в трендах атмосферного CO₂. Нарушение этой взаимосвязи в обоих сценариях с высоким уровнем выбросов также подразумевает, что десятилетнее увеличение стока углерода в океане фактически ограничено ∼1 Пг С год⁻¹ десятилетие⁻¹ в этих сценариях, даже если тренд содержания CO₂ в атмосфере продолжает расти. Ранее предложенные драйверы, такие как содержание CO₂ в атмосфере или скорость его роста, могут объяснить тенденции в стоке углерода в океане для определённых периодов времени, например, во время экспоненциального роста содержания CO₂ в атмосфере, но терпят неудачу, когда выбросы снова начинают снижаться. Надёжная взаимосвязь по ансамблю из 12 различных моделей земной системы также предполагает, что очень большие положительные и отрицательные десятилетние тенденции в поглощении углерода океаном по некоторым продуктам pCO₂ крайне маловероятны и что изменение десятилетних тенденций в поглощении углерода океаном около 2000 года, вероятно, существенно меньше, чем оценивается по этим продуктам pCO₂.

 

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/21/3903/2024/

 

Влияние парникового потепления на мезомасштабное взаимодействие «воздух – море», имеющее решающее значение для модуляции циркуляции океана и изменчивости климата, остаётся в значительной степени неизученным из-за ограниченного разрешения современных климатических моделей. Кроме того, отсутствуют теоретические основы для оценки изменений в мезомасштабном взаимодействии из-за потепления. Авторы устраняют эти пробелы, анализируя результаты вихреразрешающих климатических моделей с высоким разрешением и наблюдений, сосредоточившись на мезомасштабном термическом взаимодействии, в котором доминирует мезомасштабная связь температуры поверхности моря и скрытого потока тепла зимой. Полученные результаты показывают последовательное увеличение мезомасштабной связи «температура поверхности моря - скрытый поток тепла» в основных регионах западных пограничных течений при потеплении, характеризующееся повышенной нелинейностью между тёплыми и холодными вихрями и более выраженным усилением в северном полушарии. Чтобы понять динамику, авторы разработали теоретическую структуру, связывающую изменения мезомасштабной тепловой связи с крупномасштабными факторами, что указывает на то, что прогнозируемые изменения в совокупности определяются историческим фоновым ветром, температурой поверхности моря и скоростью её роста. Среди этих факторов крупномасштабная температура поверхности моря и скорость ее роста являются основными драйверами полушарной асимметрии в усилении мезомасштабной связи. В этом исследовании представлен упрощённый подход к оценке прогнозируемых изменений мезомасштабной тепловой связи в теплеющем мире.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-52077-z

 

Благодаря дронам, мобильным радарам и 3D-принтерам, первая крупная полевая кампания за 45 лет, чтобы перенести исследования града «в XXI век» 

Ураганы получают имена. Торнадо становятся блокбастерами. Когда дело доходит до экстремальных погодных условий, эти штормы «как правило, получают непропорционально большую долю внимания», — говорит Виктор Дженсини (Victor Gensini), метеоролог из Университета Северного Иллинойса. Между тем, градовые ливни остаются незамеченными, в прямом и переносном смысле. 

Однако градовые ливни уничтожают автомобили, крыши и урожай, что обошлось Соединённым Штатам в 46 миллиардов долларов в 2023 году, это составляет от 60% до 80% убытков от града, торнадо, ветра и вызванных молниями пожаров, вместе взятых, по данным Института страхования бизнеса и безопасности жилья (IBHS). Поэтому неудивительно, что американские учёные, занимающиеся градом, разочарованы тем, что их последняя крупная исследовательская кампания состоялась в конце 1970-х годов. «Это просто большая зияющая дыра», — говорит Бекки Адамс-Селин (Becky Adams-Selin), исследователь града в Институте атмосферных и экологических исследований. 

Проект под названием In-situ Collaborative Experiment for the Collection of Hail in the Plains (сокращённо: ICECHIP) призван изменить это. В августе Национальный научный фонд одобрил финансирование более 11 миллионов долларов на исследовательскую работу, которая станет крупнейшей в истории международной кампанией по изучению града. Около 100 исследователей из четырёх стран и 11 штатов планируют полевые работы в мае и июне 2025 года в штатах Центральных равнин США и вдоль Передового хребта Колорадо и Вайоминга — двух «градовых переулках» Земли, где происходят мощные грозы, которые выбрасывают капли дождя высоко в атмосферу, где они замерзают и слой за слоем превращаются в градины. Под руководством Адамс-Селин исследователи ICECHIP надеются собрать данные, которые могут улучшить прогнозирование града и помочь ответить на фундаментальные вопросы, такие как то, как изменение климата повлияет на частоту выпадения и размер градин. 

«Что меня действительно волнует, так это перспектива высококачественных наблюдений с использованием технологий, которых просто не было, когда у нас была наша предыдущая [кампания]», — говорит Джон Аллен (John Allen), метеоролог из Центрального Мичиганского университета и один из ведущих учёных ICECHIP. 

Один из самых актуальных вопросов как с научной, так и с экономической точки зрения — как лучше предсказывать град и градины, которые могут быть размером от гальки до грейпфрута. Изучая факторы окружающей среды, совпадающие с градами, такие как температура, влажность и ветер, исследователи ICECHIP надеются, что однажды метеорологические агентства смогут предоставлять градовые предупреждения, как они это делают для других суровых погодных явлений. Например, жители штатов, подверженных граду, могут быть вынуждены оставаться в помещениях и парковать свои машины в гаражах. 

Эти данные также помогут оценить влияние потепления планеты на град. В прошлом месяце модельное исследование под руководством Дженсини, опубликованное в Climate and Atmospheric Science, показало, что в целом град должен стать менее распространённым явлением, поскольку потепление воздуха будет способствовать таянию большего числа градин по мере их падения. Но исследование также предсказало, что потепление приведёт к увеличению частоты самых сильных гроз, когда восходящие потоки воздуха будут удерживать градины дольше, позволяя им расти. Полевые измерения помогут проверить взаимосвязи между температурой, силой шторма и размером градин. 

Кампания будет опираться на новые технологии в исследовании града, такие как высокоскоростная видеосъёмка, съёмка с помощью дронов и мобильный радар, например. Исследователи также будут использовать воздушные шары для доставки 3D-печатных сферических датчиков, называемых градозондами, в штормы, чтобы имитировать движение градин. Флот из 24 наземных датчиков будет измерять энергию падающих градин каждую 500-ю долю секунды, а 3D-лазерные сканеры будут регистрировать сложные формы собранных градин. Вернувшись в лабораторию, исследователи ICECHIP будут анализировать ледяные слои градин, чтобы определить температуру и высоту, на которой они образовались, и, в свою очередь, пути, которые они прошли через штормы. 

Такие инструменты перенесут исследования града «в XXI век», говорит Джулиан Бримелоу (Julian Brimelow), метеоролог и исполнительный директор проекта Northern Hail Project в Канаде, исследовательской группы, участвующей в ICECHIP. Но некоторые технологии 1970-х годов сохранятся, например, противоградовые накладки: куски пены, покрытые алюминиевой фольгой, для улавливания градин и обозначения их размеров и форм. 

Результаты должны помочь обществу справиться с часто упускаемой из виду угрозой. Энергия удара града экспоненциально возрастает с размером; обычная 5-сантиметровая градина падает примерно с тремя энергиями, превышающими энергию пенни, сброшенного с Эмпайр-стейт-билдинг. Но были зарегистрированы градины размером с волейбольный мяч. Хотя жертвы града крайне редки, в 2022 году ребёнок на севере Испании умер после удара по голове во время особенно сильного града. Ущерб имуществу встречается гораздо чаще; для людей в штатах, подверженных граду, таких как Небраска, Канзас и Оклахома, нет ничего необычного в том, чтобы менять крыши каждые пять лет, говорит Адамс-Селин. 

Град поражает не только дома и транспортные средства, но и сельское хозяйство. Даже небольшие градины могут представлять угрозу для урожая, особенно когда бури превращают их в снаряды, которые могут лишать растения листьев и сгибать стебли, останавливая их рост и делая их восприимчивыми к болезням. В Небраске есть округа, где фермеры больше всего беспокоятся не о засухе, наводнении или ветре, а о граде, говорит Дженсини, который также является ведущим учёным ICECHIP. Некоторые фермеры даже оформляют страховку от града. 

Новая уязвимость от града — это солнечные электростанции, которые часто строятся на ровных солнечных участках по всей Центральной равнине. Хотя все солнечные панели должны соответствовать стандартам испытаний на ударопрочность для градин размером с бильярдный шар, более крупные градины могут разбить стекло. Потери от града всех видов имеют тенденцию к росту, хотя неясно, связано ли это с ростом количества крупных градин, вызванным изменением климата, или с расширением собственности и инфраструктуры на ранее необитаемые территории. 

Ян Джиамманко (Ian Giammanco), ведущий исследователь-метеоролог в IBHS и член ICECHIP, тестирует более прочные и гибкие кровельные материалы, которые могут лучше противостоять граду. Включение таких материалов в строительные нормы ограничит дорогостоящий ремонт и рост страховых взносов. «Затраты стали слишком большими, чтобы их игнорировать», — говорит он. «Я думаю, именно поэтому вы увидели ренессанс в исследовании града».

 

Ссылка: https://www.science.org/content/article/more-damaging-tornadoes-hail-may-finally-get-scientific-attention-it-deserves