Палеоклиматические данные предоставляют испытательный стенд, на котором качество климатических моделей может быть оценено в условиях существенного изменения содержания CO₂; однако эти данные обычно недостаточно используются в процессе разработки и оценки моделей. Авторы используют набор метрик, основанных на косвенных наблюдениях палеоклимата, для оценки климатических моделей в трёх прошлых периодах. Обнаружено, что последнее ансамблевое среднее CMIP6/PMIP4 замечательно справляется с имитацией глобальных средних температур приземного воздуха этих прошлых периодов и улучшено по сравнению с CMIP5/PMIP3, что подразумевает, что современная климатическая чувствительность ансамблевого среднего моделей CMIP6/PMIP4 согласуется с палеоклиматическими данными. Однако некоторые модели, в частности, с очень высокой или очень низкой климатической чувствительностью, воссоздают палеотемпературы, которые находятся за пределами диапазона неопределённости палеопрокси-температурных данных; в этом отношении палеоданные могут обеспечить более строгое ограничение, чем данные из исторических записей. Также существует согласованность между моделями и данными с точки зрения полярного усиления, причем усиление увеличивается с ростом глобальной средней температуры во всех трёх временных периодах. Работа подчёркивает преимущества использования палеоклиматических данных в цикле разработки и оценки модели, в частности для отбора моделей со слишком высокой или слишком низкой чувствительностью климата в диапазоне концентраций CO₂.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01531-3

Солнечные протонные вспышки (СПВ) влияют на атмосферу Земли, вызывая дополнительную ионизацию в высокоширотной мезосфере и стратосфере. Скорость ионизации от таких солнечных протонных вспышек максимальна в стратосфере, но образование озоноразрушающих оксидов азота и водорода начинается на мезосферных высотах. Разрушение мезосферного озона связано с протонами с энергией около 10 МэВ и выше и будет сильно зависеть от интенсивности потока этих частиц. Большинство исследований, изучающих влияние СПВ на характеристики средней атмосферы, были основаны либо на моделировании, либо на наборах данных реанализа, а некоторые исследования использовали спутниковые наблюдения для проверки результатов модели. Авторы изучают влияние СПВ на потерю озона в холодное время года как в северном, так и в южном полушариях, используя измерения мезосферного озона Aura MLS за период с 2004 по 2024 гг. Показано, насколько сильно СПВ могут истощать полярный мезосферный озон в разных полушариях, и сделана попытка оценить эту зависимость от интенсивности солнечных протонных вспышек. Обнаружено, что умеренные СПВ, состоящие из протонов с энергией более 10 МэВ и интенсивностью потока более 100 единиц потока частиц (pfu), разрушают до 47% мезосферного озона в северном полушарии, и до 33% в южном. Для обоих полушарий пик зимней потери озона наблюдался на высоте около 76 км. В северном полушарии максимальная зимняя потеря озона наблюдалась на второй день после СПВ, но в южном полушарии зимнее истощение озона было обнаружено уже в первый день. В южном полушарии концентрации мезосферного озона возвращаются к уровню, предшествующему вспышке, на девятый день после СПВ, но в северном полушарии даже на десятый день после СПВ мезосферный озоновый слой может не восстановиться полностью. Сильные СПВ с интенсивностью потока протонов более 1000 pfu приводят к максимальной потере озона зимой до 85% в северном полушарии, а в южном полушарии зимой потеря озона достигает 73%.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/8/944

В рамках инициативы RECCAP2 оценен бюджет парниковых газов и углерода Европы. Для десятилетия 2010-х годов представлена оценка в подходе «снизу вверх» суммарных выбросов парниковых газов в размере 3,9 Пг CO₂-экв. год⁻¹ (использован потенциал глобального потепления на горизонте 100 лет), в значительной степени определяемых выбросами ископаемого топлива. В этом десятилетии наземные экосистемы выступали в качестве суммарного стока парниковых газов в размере 0,9 Пг CO₂-экв. год⁻¹, в котором доминировал сток CO₂, который частично уравновешивался суммарными выбросами CH₄ и N₂O. Для CH₄ и N₂O имеет место хорошее соответствие между оценками в подходах «снизу вверх» и «сверху вниз» из атмосферных инверсий. Однако сток CO₂ на суше в подходе «снизу вверх» значительно выше оценок в подходе «сверху вниз». Также показано, что десятилетние средние значения суммарных выбросов парниковых газов снизились на 1,2 Пг CO₂-экв. год⁻¹ с 1990-х годов, в основном из-за сокращения выбросов ископаемого топлива. Кроме того, основываясь на данных оценок обоих подходов, авторы обнаружили, что сток CO₂ на суше ослаб за последние два десятилетия. Большая часть европейских стоков CO₂ и углерода расположена в Северной Европе. В то же время отмечена тенденция к снижению силы стока в Скандинавии, что можно объяснить ростом интенсивности лесоуправления. Это частично компенсируется ростом стоков CO₂ в некоторых частях Восточной Европы и Северной Испании, что отчасти объясняется изменением методов землепользования. Обширные регионы с высокими выбросами CH₄ и N₂O в основном связаны с сельскохозяйственной деятельностью и находятся в Бельгии, Нидерландах и на юге Великобритании. Также проанализирована межгодовая изменчивость бюджетов парниковых газов. Засушливый 2003 год показал самые высокие суммарные выбросы CO₂ и всех парниковых газов вместе взятых.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GB008141

Продолжаются дебаты о связи между ускоренным потеплением в Арктике и экстремальными погодными явлениями в средних широтах. Поскольку экстремальные погодные явления имеют драматические социально-экономические издержки, важно исследовать возможность повышенного риска таких событий в средних широтах. Авторы исследовали изменения частоты экстремальных погодных явлений в Восточной Европе и Западной и Центральной Азии (30–60° с.ш., 20–75° в.д.) в период после арктического усиления (2002–2022 гг.) по сравнению с периодом до арктического усиления (1979–1999 гг.). Были проанализированы ежедневные отклонения от тренда приповерхностной температуры и осадков по данным ERA5. Нет надёжных доказательств вклада арктического усиления в изменения экстремальных осадков в Восточной Европе и Западной и Центральной Азии. В большинстве регионов исследуемой области наблюдалось снижение годового количества осадков в период после арктического усиления. Авторы также выявили увеличение последовательных сухих дней в большинстве районов Центральной Азии примерно на 16 дней в году, что можно объяснить более тёплым климатом, поскольку засушливые районы обычно становятся суше в более тёплом климате. Более сильное потепление Земли в более поздний период было связано со значительным увеличением как числа тёплых дней и ночей, так и значительным уменьшением числа холодных дней и ночей над Восточной Европой и Западной и Центральной Азией. В зависимости от сезона выявлены как усиление, так и ослабление верхнего тропосферного струйного течения в период постарктического усиления. Струйное течение усиливается от восточной части Чёрного моря к северному Казахстану и юго-восточной России весной. Напротив, оно значительно ослабевает в северной части Средиземного моря и западном Казахстане летом и над Каспийским морем и на Кавказе осенью. Эти результаты имеют важные последствия для лучшего понимания потенциального воздействия быстрого потепления Арктики на экстремальные погодные явления в средних широтах.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-024-07367-z

Солнечное фотоэлектричество — это прямое использование солнечных ресурсов для выработки электроэнергии, что является одним из важнейших подходов к использованию возобновляемой энергии. Региональный выход фотоэлектрических систем может зависеть от местных особенностей температуры и освещённости, на которые влияет изменение климата. В этом исследовании изучается влияние изменения климата на выход энергии от солнечных фотоэлектрических систем по всему Китаю в будущем в рамках сценариев со средним SSP245 и с высоким уровнем выбросов SSP585 путём расчёта потенциала фотоэлектрических систем с использованием данных о солнечной радиации на наклонной поверхности и температуре. В целом, в рамках сценария SSP245 солнечная радиация увеличилась на 0,8% и 2,15%, а выход фотоэлектрической энергии - на 0,28% и 1,21% в 2020–2060 и 2061–2099 гг. соответственно. В сценарии SSP585 солнечная радиация увеличилась на 0,73% и 1,35%, а выходы фотоэлектрической энергии - на 0,04% и -1,21% в 2020–2060 и 2061–2099 гг. соответственно. В обоих сценариях потенциал фотоэлектрической энергии показал очевидный рост в юго-восточном и центральном Китае и значительное снижение в северо-западном Китае, Тибете и Внутренней Монголии. Поэтому предполагается, что в сценарии со средним уровнем выбросов изменение климата может увеличить потенциал фотоэлектрической энергии, тогда как в сценарии с высоким уровнем выбросов оно может подавить потенциал фотоэлектрической энергии в Китае.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/8/939

Осадки в Европе существенно влияют на местное сельское хозяйство и водные ресурсы. Многочисленные исследовательские работы изучали влияние тропосферных переменных на изменчивость осадков в Европе. Недавние исследования выявили связь между изменениями уровней стратосферного озона в высоких широтах и характером осадков по всей Евразии. В этом исследовании изучается корреляция между тенденциями стратосферы в высоких широтах и осадками в Западной Европе с использованием данных наблюдений, реанализа и атмосферных моделей, что даёт новые сведения о том, что содержание озона в верхней тропосфере и нижней стратосфере в северных высоких широтах в значительной степени влияет на весенние и осенние осадки в Западной Европе, и объясняется соответствующий механизм. Рост содержания озона в верхней тропосфере и нижней стратосфере имеет тенденцию увеличивать осадки в Западной Европе, и наоборот. Дальнейший анализ показывает, что повышенный уровень озона в верхней тропосфере и нижней стратосфере за счёт излучения нагревает местный регион, смещая полярное струйное течение над Европой к экватору весной и осенью, что приводит к циклонической аномалии над Западной Европой. Это усиливает конвекцию над Западной Европой и переносит больше водяного пара из Атлантического океана. Влияние изменений в уровне озона в верхней тропосфере и нижней стратосфере на характер осадков в Западной Европе было дополнительно подтверждено экспериментами по чувствительности с климатической моделью. Увеличение на 20% содержания озона в верхней тропосфере и нижней стратосфере по всей Европе относительно многолетнего среднего значения увеличивает количество осадков в Западной Европе на 2,6–8 мм/месяц и уменьшает его на 10 мм/месяц на севере. В целом выводы авторов подчёркивают значительное влияние уровней озона в верхней тропосфере и нижней стратосфере на модуляцию весенних и осенних осадков в Западной Европе, открывая важные дополнительные возможности для прогнозирования будущих изменений осадков.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-024-07363-3

Значения плотности NO₂ в вертикальном столбе в тропосфере, измеренные прибором мониторинга тропосферы TROPOMI, использовались для изучения изменчивости содержания NO₂ и оценки городских выбросов NO_x для 261 крупного города по всему миру. Используемый алгоритм выделил три компонента в данных по тропосферному содержанию NO₂: фоновый, из городских источников и из промышленных точечных источников, а затем каждый из этих компонентов анализировался отдельно. Метод основан на подгонке спутниковых данных с помощью статистической модели с эмпирическими функциями дисперсии шлейфа, управляемыми метеорологическим реанализом. В отличие от других подобных исследований, в которых изучались шлейфы из точечных источников выбросов, это исследование включало фоновый компонент как функцию высоты в анализе и отделяло городские выбросы от выбросов из промышленных точечных источников. В анализе использовались данные о плотности населения и высоте поверхности, а также координаты промышленных источников. Наибольшие выбросы на душу населения были обнаружены на Ближнем Востоке, а наименьшие — в Индии и Южной Африке. Наибольший фоновый компонент наблюдался над Китаем и частями Европы, а наименьший — над Южной Америкой, Австралией и Новой Зеландией. Также были изучены различия между выбросами в рабочие и выходные дни. Городские выбросы по воскресеньям (или пятницам для некоторых стран) обычно на 20–50% меньше выбросов в рабочие дни для всех регионов, кроме Китая. Фоновый компонент обычно не показывает существенных различий между рабочими и выходными днями, что позволяет предположить, что фоновый NO₂ имеет существенно более длительное время жизни по сравнению с выбросами в шлейфах.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-1991/

 Прогнозируется, что эрозия многолетней мерзлоты в Арктике к 2100 году увеличится в два– три раза. Однако потоки органического вещества из многолетней мерзлоты в океан до сих пор не учитывались в моделях системы Земли. Здесь авторы рассматривают эрозию многолетней мерзлоты в модели системы Земли и проводят моделирование с различными свойствами органического вещества многолетней мерзлоты, такими как фракция оседания и содержание питательных веществ. Обнаружено, что эрозия побережья снижает поглощение CO₂ Северным Ледовитым океаном из атмосферы во всех расчётах: на 4,6–13,2 Тг С в год к 2100 году, что составляет ~7–14% от поглощения внутренним Северным Ледовитым океаном. Показано, что эрозия многолетней мерзлоты в прибрежной зоне оказывает положительное биогеохимическое обратное воздействие на климат, увеличивая содержание CO₂ в атмосфере на 1–2 Тг С в год на градус повышения глобальной температуры приземного воздуха. Эта работа позволит учитывать эрозию многолетней мерзлоты в прибрежной зоне в будущих оценках изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-024-02074-3Nature 

Палеоклиматические записи использовались для оценки чувствительности современного равновесного климата. Однако для этого необходимо понимать, как обратные связи, управляющие реакцией климата, изменяются в зависимости от самого климата. Авторы «нагревают» и «охлаждают» современную климатическую модель, чтобы смоделировать континуум климатов от почти покрытой льдом Snowball Earth до почти свободной ото льда теплицы. Обнаружено, что доиндустриальный климат близок к оптимуму стабильности: потепление приводит к менее стабильному (более чувствительному) климату, как и охлаждение более чем на 2 К. Физически интерпретируя результаты, авторы обнаружили, что снижение стабильности для климатов холоднее доиндустриального происходит в основном из-за обратных связей альбедо и градиента температуры, а снижение стабильности для более тёплых климатов - в основном из-за обратной связи облаков. Эти результаты подразумевают, что палеоклиматические записи обеспечивают более сильное ограничение, чем было рассчитано в предыдущих исследованиях, что предполагает сокращение диапазона неопределённости чувствительности климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-024-50406-w

2023 год был самым тёплым за всю историю наблюдений в мире и вторым самым тёплым в Европе. Авторы применили эпидемиологические модели к данным о температуре и смертности в 823 смежных регионах из 35 стран, чтобы оценить связанную с жарой смертность в Европе в 2023 году по полу и возрасту, а также количественно оценить бремя смертности, которого удалось избежать благодаря адаптации общества к повышению температуры с 2000 года. Были оценены 47 690 (95%-ный доверительный интервал: 28 853–66 525) смертей, связанных с жарой, в 2023 году, что является вторым по величине бременем смертности в период исследования 2015–2023 гг., превзойдённым только к 2022 году. Авторы также оценили, что бремя смертности, связанное с жарой, было бы на +80,0% выше при отсутствии адаптации в текущем столетии, особенно среди пожилых людей (+100,7% среди людей в возрасте 80+ лет). Эти результаты подчёркивают важность исторических и текущих адаптаций в спасении жизней в течение недавних летних сезонов, а также необходимость разработки более эффективных стратегий для дальнейшего снижения смертности в предстоящие более жаркие летние сезоны.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41591-024-03186-1