Модели поверхности суши представляют процессы обмена между почвой и атмосферой через поверхность путём объединения потоков воды, энергии и углерода. Поскольку растительность в значительной степени обеспечивает связь между этими циклами, она является важным компонентом моделей земной поверхности. При этом некоторые из этих моделей включают модули динамики растительности, позволяющие адаптировать биомассу растительности, особенно индекс площади листьев, к условиям окружающей среды. Авторы провели сравнение модельных данных, чтобы выяснить, улучшает ли динамика растительности в моделях представление вегетационных процессов и связанных с ними поверхностных потоков в двух конкретных моделях ECLand и Noah-MP в отличие от использования предписанных значений из справочных таблиц или спутниковой продукции. Сравниваются модельные результаты со измерениями на станциях из набора данных FLUXNET 2015, охватывающего диапазон типов климата и растительности, продукта площади листьев MODIS, а также используется более подробная информация с сайта TERENO «Hohes Holz». При текущей реализации включение динамики растительности не улучшает репрезентативность, например, индекса листовой площади и чистого экосистемного обмена в ECLand, в то время как Noah-MP улучшила его только для некоторых участков. Представление потоков энергии и влажности почвы практически не пострадало для обеих моделей. Интересно, что для обеих моделей показатели переменных, связанных с растительностью и гидрологией, не были зависимы друг от друга, так что слабые показатели, например, индекса площади листьев, не ухудшали показатели, потока скрытого тепла. Одна из причин, как было показано, может заключаться в том, что реализованные экосистемные процессы расходятся с наблюдениями в их сезонных закономерностях и изменчивости. Noah-MP включает сезонный гистерезис взаимосвязи между индексом площади листьев и валовой первичной продукцией, который невозможно обнаружить в наблюдениях. Та же самая зависимость представлена сильным линейным откликом в ECLand, который существенно недооценивает наблюдаемую изменчивость. Как для потоков воды, так и для потоков углерода текущие реализованные модули динамики растительности в этих двух моделях не дали лучших результатов по сравнению с расчётами со статической растительностью и предписанной климатологией листовой площади.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2023/egusphere-2023-2101/

Морская волна тепла (МВТ) обычно определяется как аномальное потепление на поверхности океана, оказывающее широкомасштабное воздействие на морские и социально-экономические системы. Поверхностное потепление, связанное с МВТ, может проникнуть в глубины океана; однако вертикальная структура МВТ в Мировом океане малоизучена. Авторы, используя профили Арго, идентифицируют четыре основных типа МВТ с различной вертикальной структурой: неглубокие, подповерхностные обращённые, подповерхностно-интенсифицированные и глубокие МВТ. Эти типы МВТ характеризуются различным пространственным распределением с «горячими точками» подповерхностных обращённых и подземно-интенсифицированных МВТ в низких широтах и мелких и глубоких МВТ в средне-высоких широтах. На эти вертикальные структуры влияют динамические процессы океана, включая океанские планетарные волны, пограничные течения, вихри и перемешивание. Площадь и глубина всех типов МВТ демонстрируют значительную тенденцию к увеличению за последние два десятилетия. Эти результаты способствуют лучшему пониманию физических факторов и экологического воздействия МВТ в условиях потепления климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-42219-0

Океан поглощает дополнительное тепло, но неясно, как это влияет на океаническую циркуляцию и перенос тепла. Используя климатические прогнозы фазы 5/6 проекта взаимного сравнения моделей (CMIP5/6), авторы показывают будущее снижение переноса тепла в океане к полюсу во всех широтах северного полушария и к югу от 10° ю.ш. В частности, мультимодельное среднее снижение переноса тепла в океане в направлении к полюсу для Атлантики на 26,5° с.ш. и Индо-Тихоокеанского региона на 20° ю.ш. составляет 0,093–0,304 ПВт (1 ПВт = 10¹⁵ Вт) и 0,097–0,194 ПВт соответственно, в зависимости от сценария и фазы CMIP. Эти изменения в переносе тепла в океане вызваны снижением термохалинной циркуляции, ослабленной потеплением верхних слоев океана. В Южном океане уменьшение переноса тепла в направлении к полюсу на 55° ю.ш. составляет 0,071–0,268 ПВт. Прогнозируемые изменения в CMIP6 сильнее, даже с поправкой на его большую чувствительность к климату. Это особенно заметно в Атлантическом океане для сценариев более слабого воздействия (общий социально-экономический путь SSP 1-2,6/репрезентативные пути концентрации RCP 2,6), где уменьшение в 2,5 раза больше на 26,5° с.ш. из-за более сильного снижения атлантической меридиональной термохалинной циркуляции.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01829-8

Срочно необходима оценка глобального прогресса в адаптации к изменению климата. Несмотря на растущее осознание того, что адаптация должна включать в себя различных социальных субъектов и общее чувство ответственности, мало что известно о типах субъектов, таких как государственные и негосударственные, и их роли в различных типах адаптационных мер и в разных регионах. На основе обширного n-структурированного анализа тематических исследований авторы показывают, что, хотя отдельные лица или домохозяйства являются наиболее заметными участниками процесса адаптации, они меньше всего участвуют в институциональных ответных мерах, особенно на глобальном юге. Правительства чаще всего участвуют в планировании, а гражданское общество – в координации мер реагирования. Документально подтверждена адаптация отдельных лиц и домохозяйств, особенно в сельской местности, а также правительств в городских районах. В целом понимание институциональной, многосторонней и трансформационной адаптации по-прежнему ограничено. Эти результаты способствуют дебатам вокруг «социальных контрактов» по адаптации, то есть соглашения о распределении ролей и ответственности, и служат основой для будущего управления адаптацией.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01824-z

Циркумполярный вихрь создаёт уникальные химические и динамические условия, когда стратосферный воздух над Антарктидой изолирован от остальной стратосферы. В результате стратосферный озон внутри вихря остаётся практически неизменным в течение пятимесячного периода с апреля до конца августа, когда восход Солнца и чрезвычайно низкие температуры создают благоприятные условия для быстрого разрушения озона. Такие длительные стабильные условия внутри вихря позволяют оценить уровень суммарного озона там по редким зимним наблюдениям на Южном полюсе. Имеющиеся записи фокусированных наблюдений Луны спектрофотометрами Добсона и Брюера на южнополярной станции Амундсен-Скотт (за периоды 1964–2022 и 2008–2022 гг. соответственно), а также интегральные профили озонозондов (1986–2022 гг.) и данные реанализа MERRA-2 (1980–2022 гг.) были использованы для оценки изменчивости суммарного озона и его долговременных изменений над Южным полюсом. Сравнение с данными реанализа MERRA-2 за период 1980–2022 гг. показало, что неопределённости среднесуточных значений спектрофотометров Добсона и Брюера составляют около 2,5–4%. В зимнее время (апрель – август) данные MERRA-2 имеют смещение с данными Добсона -8,5% в 1980–2004 гг. и 1,5% в 2005–2022 гг. Средняя разница между зимними данными Добсона и Брюера в 2008–2022 гг. составляла около 1,6%; однако эта разница во многом может быть объяснена различными систематическими ошибками в данных Брюэра. Зимние значения содержания озона над Южным полюсом в течение последних 20 лет были примерно на 12% ниже уровня до 1980-х годов; то есть снижение здесь было почти в два раза больше, чем в южных средних широтах. Вероятно, это крупнейшее долгосрочное снижение, если не считать весеннего истощения озона в Антарктике. Хотя зимнее снижение содержания озона над полюсом практически не оказывает никакого влияния на окружающую среду, его можно использовать в качестве индикатора для диагностики состояния озонового слоя, особенно потому, что для этого необходимы данные только с одной станции. Данные Добсона и озонозонда после 2001 года показывают небольшую положительную, но не статистически значимую тенденцию в значениях суммарного озона, составляющую около 1,5% за десятилетие, что соответствует тенденции, ожидаемой от изменений концентрации озоноразрушающих веществ в стратосфере.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/12731/2023/

Гольфстрим, текущее к полюсам западное пограничное течение Северной Атлантики, играет ключевую роль в климатической системе. Авторы показывают, что с 2001 по 2023 гг. Гольфстрим к западу от 68° з.д. претерпел как усиление поверхностного потепления из-за поглощения тепла со скоростью, превышающей среднемировой средний показатель, так и объёмное латеральное смещение к его более прохладной береговой стороне со скоростью примерно 5 ± 2 км за десятилетие. Гольфстрим к западу от 68° з.д. теперь имеет поверхностный слой толщиной 0(10) м более тёплой (на ~ 1°C) и более лёгкой (на ~ 0,3 кг м^-3) воды, что способствует усилению стратификации верхних слоёв океана. Эти результаты основаны на более чем 25 000 профилях температуры и солёности, собранных автономными буями-профилировщиками и подводными планерами в регионе, что позволяет надёжно оценить тенденции и чётко объяснить наблюдаемые изменения как поглощением тепла океаном, так и боковым сдвигом Гольфстрима.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01835-w

Резкие изменения биогеохимических переменных океана имеют место как в результате антропогенного воздействия на климат, так и в результате более постепенных изменений, происходящих в течение более длительных временных масштабов. Эти резкие изменения ещё не идентифицированы и не оценены в такой же степени, как более постепенные. Авторы рассматривают и синтезируют резкие изменения в биогеохимии океана под воздействием антропогенного климатического воздействия. Специально рассмотрены циклы углерода и кислорода в океане, поскольку связанные с ними процессы подкисления и деоксигенации представляют собой серьёзную угрозу для экосистем. Поскольку биогеохимические циклы зависят также от физической среды, авторы описывают соответствующие изменения в потеплении, циркуляции и морском льду. Включён обзор обратимости или необратимости резких морских биогеохимических изменений. Обсуждаются также важные последствия резких биогеохимических изменений для экосистем. Авторы пришли к выводу, что существуют свидетельства увеличения частоты и масштабов резких изменений в биогеохимии океана вследствие увеличения выбросов парниковых газов.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/preprints/bg-2023-182/

Понимание изменчивости климата от тысячелетнего до ледниково-межледникового периода остаётся трудной задачей из-за сложных и нелинейных обратных связей между льдом, океаном, отложениями, биосферой и атмосферой. Сложные климатические модели обычно с трудом могут динамически и всесторонне описывать такие длительные периоды времени из-за больших вычислительных затрат. Поэтому авторы объединили динамическую модель ледникового покрова с моделью системы Земли Bern3D средней сложности, которая позволяет моделировать множественные ледниково-межледниковые циклы. Работоспособность модели сначала проверяется на основе современных наблюдений, а также исследуется её реакция на резкие возмущения, такие как изменения содержания CO₂ в атмосфере и «обливание» пресной водой в Северной Атлантике. Для дальнейшего тестирования полностью связанной модели эволюция климата на протяжении всего последнего ледникового цикла исследуется с помощью переходного моделирования, вызванного изменениями орбитальной конфигурации, а также парниковыми газами и аэрозолями. Модель имитирует глобальную среднюю приземную температуру в достаточном соответствии с реконструкциями, демонстрируя тенденцию к постепенному похолоданию со времени последнего межледниковья, которая прерывается двумя более быстрыми событиями похолодания во время ранней стадии морских изотопов (MIS) 4 и последнего ледникового максимума (LGM). Смоделированные ледяные щиты северного полушария демонстрируют выраженную изменчивость в орбитальных временных масштабах, а объём льда увеличивается более чем вдвое от MIS3 до LGM, что хорошо согласуется с недавними реконструкциями уровня моря. На LGM «опрокидывание» Атлантики имеет силу около 14 Зв (1 Зв ≡ 10⁶ м³/с), что является снижением примерно на четверть по сравнению с доиндустриальным. Таким образом, авторы демонстрируют, что новая совмещённая модель способна описывать крупномасштабные аспекты ледниково-межледниковых циклов.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/36/21/JCLI-D-23-0104.1.xml

Ущерб от стихийных бедствий растёт, и появляется всё больше свидетельств того, что изменение климата повышает вероятность экстремальных природных потрясений. Тем не менее, оказалось также политически целесообразным ссылаться на изменение климата как на экзогенную силу, которая якобы выводит стихийные бедствия из-под влияния местных и национальных властей. Однако местные структуры урбанизации и пространственного развития являются ключевыми факторами подверженности и уязвимости людей к климатическим потрясениям. Используя годовые данные высокого разрешения, это исследование показывает, что с 1985 года населённые пункты по всему миру — от деревень до мегаполисов — постоянно и быстро расширялись и превратились в современные зоны затопления. Во многих регионах рост зон наиболее опасных наводнений значительно опережает рост незатронутых зон, особенно в Восточной Азии, где поселения с высокой степенью опасности расширяются на 60% быстрее, чем поселения, защищённые от наводнений. Эти результаты представляют собой систематическое свидетельство различий в подверженности стран опасности наводнений. Вместо того, чтобы адаптировать свою уязвимость, многие страны продолжают активно усиливать свою подверженность всё более частым климатическим потрясениям.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41586-023-06468-9

Поскольку продуктивность сельского хозяйства зависит от погоды и климата и фундаментально зависит от стабильности климата, изменение климата создаёт множество разнообразных проблем для сельскохозяйственной деятельности. Целью данного исследования является рассмотрение адаптационных стратегий и мер вмешательства в странах по всему миру, предлагаемых к реализации для снижения воздействия изменения климата на сельскохозяйственное развитие и производство в различных пространственных масштабах. В июне-августе 2023 г. был проведен поиск литературы по электронным базам данных Google Scholar и Научной электронной библиотеке eLibrary.RU по ключевым словам «климат», «изменение климата», «адаптация сельского хозяйства». Шестьдесят пять исследований были идентифицированы и отобраны для обзора. Негативные последствия изменения климата выражаются в снижении урожайности и посевных площадей, воздействии на биотические и абиотические факторы, экономических потерях, увеличении затрат на рабочую силу и оборудование. Стратегиями и действиями по адаптации сельского хозяйства, которым можно уделить особое внимание на местном и региональном уровнях, являются: сорта сельскохозяйственных культур и управление ими, включая изменение землепользования и инновационные методы селекции; управление водными и почвенными ресурсами, включая агрономические методы; обучение фермеров и передача знаний; на региональном и национальном уровнях: финансовые схемы, страхование, миграция и культура; сельскохозяйственные и метеорологические службы; и НИОКР, включая разработку систем раннего предупреждения. Стратегии адаптации зависят от местного контекста, региона или страны; ограничение обсуждения вариантов и мер только одним типом подхода — «сверху вниз» или «снизу вверх» — может привести к неудовлетворительным решениям для тех областей, которые больше всего страдают от изменения климата, но имеют мало ресурсов для адаптации к нему. Основанное или «экологически интенсивное» сельское хозяйство, а также климатически оптимизированное сельское хозяйство представляют собой стратегии с низким уровнем воздействия и сильной экологической модернизацией, направленные на устойчивое повышение производительности и доходов сельского хозяйства, одновременно решая взаимосвязанные проблемы изменения климата и продовольственной безопасности. В ответ на изменение климата этого может быть недостаточно и может даже повысить уязвимость к изменению климата. Будущие исследования должны быть сосредоточены на вариантах адаптации, чтобы изучить готовность фермеров и общества принять новые стратегии адаптации и ограничения, с которыми они сталкиваются, а также основные факторы воздействия на них, чтобы обнаружить «дезадаптацию» до того, как она произойдёт.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2225-1154/11/10/202