Изменения растительности оказывают широкое влияние на региональный климат, баланс углерода, круговорот воды и продуктивность экосистем. Поэтому дальнейшее знание причин будущих изменений растительности имеет решающее значение для смягчения влияния глобального потепления. Эль-Ниньо-Южное колебание (ЭНЮК) является основным режимом межгодовой изменчивости климата и, вероятно, повлияет на растительность в глобальном масштабе. Тем не менее, мало что известно о причинах воздействия ЭНЮК на будущий растительный покров с изменениями в землепользовании и потеплением окружающей среды. Авторы исследовали связи между ЭНЮК и растительностью, используя данные индекса площади листьев (LAI) за период 2015–2100 гг., полученные в рамках CMIP6. Результаты показывают, что по сравнению с историческим периодом 1915–2000 гг. площади растительности, находящиеся под влиянием ЭНЮК, вырастут примерно на 55,2% и 20,7% в XXI веке по сценариям SSP2-4,5 и SSP5-8,5 соответственно. Хотя неопределённость в отношении причинно-следственной связи между ЭНЮК и изменениями растительности остаётся в нескольких регионах (т.е. в некоторых регионах Северной Америки, южной Австралии и Западной Азии), сигнатура ЭНЮК в вариациях LAI устойчива в северной Австралии, Амазонии и некоторых частях Юго-Восточной Азии. Эти результаты показывают, что влияние ЭНЮК на глобальную растительность может усилиться в будущем.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-023-41590-8

Сохранение лесов играет центральную роль в достижении национальных и международных целей в области биоразнообразия и климата. Биоразнообразие и количество углерода в лесах часто оцениваются с помощью моделей, что вносит неопределённость в процесс принятия решений о том, какие леса следует защищать. Авторы исследуют, как неопределённости в оценках лесных переменных влияют на моделируемое биоразнообразие и структуру углерода, и как это, в свою очередь, приводит к изменчивости в выборе новых охраняемых территорий. Обнаружено, что как биоразнообразие, так и структура углерода чувствительны к изменениям характеристик леса. Неопределённость в отношении объектов, которые были редкими и/или имели несовпадающее распределение с другими объектами, привела к наибольшему разнообразию в планах сохранения. Наиболее критическая неопределённость данных также зависела от того, какая часть ландшафта находится под защитой. Леса с наивысшей природоохранной ценностью были более устойчивы к неопределённостям данных, чем леса с меньшей природоохранной ценностью. Выявление критических источников неопределённости модели помогает эффективно уменьшить ошибки в решениях по сохранению.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s13280-023-01908-2

Изменчивость ветра влияет на скорость сокращения площади морского льда в Арктике

Сокращение площади морского льда в Арктике вызвано глобальным потеплением и ускоряется региональными обратными связями, возникающими в результате изменений в поглощении и отражении тепла льдом и снегом (альбедо), наряду с другими процессами. С большой долей уверенности ожидается, что к концу столетия арктический морской лёд исчезнет летом, хотя, вероятно, это произойдет раньше (1). Уменьшение площади морского льда в Арктике ещё больше увеличивает темпы глобального потепления, поскольку уменьшение альбедо означает, что Земля поглощает больше тепла. Изменения площади морского льда в Арктике сами по себе вызывают беспокойство, но отдалённые атмосферные и океанические связи также вызывают изменения в погоде, климате и экстремальные явления в более низких широтах (2). На странице 972 этого номера Поляков и др. (3) показывают, что среднесрочная изменчивость региональной атмосферной циркуляции может контролировать десятилетние изменения в скорости сокращения площади морского льда.

¹ Intergovernmental Panel on Climate Change, Climate Change 2021: The Physical Science Basis (Cambridge Univ. Press, 2021).
² J.A. Screen et al., Nat. Geosci. 11, 155 (2018).
³ I.V. Polyakov et al., Science 381, 972 (2023).

Ссылка: https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adj8469

Усиление тёплых, солёных субарктических притоков приводит к атлантификации высоких широт, ослабляющей океаническую стратификацию, усиливает потоки тепла и сокращает площадь морского льда. Авторы показывают, что атмосферный арктический диполь, связанный с антициклоническими ветрами над Северной Америкой и циклоническими ветрами над Евразией, модулирует притоки из Северной Атлантики через северные моря. Чередование фаз арктического диполя создаёт «механизм переключения». В период с 2007 по 2021 гг. этот механизм переключения ослабил приток на север и увеличил экспорт морского льда через пролив Фрама, а также увеличил приток по всему Баренцеву морю. Способствуя усилению циркуляции Северного Ледовитого океана, переносу пресной воды в американо-азиатский бассейн, усилению стратификации и снижению океанических потоков тепла там после 2007 года, положительная фаза арктического диполя способствовала замедлению таяния морского льда. Переход к отрицательной фазе арктического диполя может ускорить сокращение площади морского льда в Арктике, что приведёт к дальнейшему изменению арктической климатической системы.

Ссылка: https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adh5158

Беспрецедентная волна тепла обрушилась на Восточную Антарктиду в марте 2022 года, достигнув пика на 39°C выше климатического уровня, что стало крупнейшей температурной аномалией, когда-либо зарегистрированной в мире. Авторы исследуют причины этой волны тепла, влияние изменения климата и способность климатической модели отражать такое событие. Волна тепла, которая была умело спрогнозирована, возникла в результате весьма аномальной крупномасштабной циркуляции, которая за четыре дня перенесла австралийскую воздушную массу в Восточную Антарктиду и вызвала рекордные атмосферные потоки тепла. Аномалии температуры поверхности моря в Южном океане оказали минимальное влияние на амплитуду тепловой волны. Расчёты на основе климатической модели не позволяют смоделировать такую большую температурную аномалию, в основном из-за погрешностей в её крупномасштабной изменчивости циркуляции, что намечает путь для будущего улучшения моделирования экстремальных волн тепла. Из-за изменения климата волна тепла стала на 2°C теплее, а волны тепла в конце XXI века могут стать ещё на 5–6°C теплее, что повышает вероятность того, что температура будет близка к таянию во внутренних районах Восточной Антарктиды. 
 

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL104910  

Надёжные статистические данные об антропогенных выбросах CO₂ имеют основополагающее значение для исследований углеродного цикла и изменения климата. Спутниковые наблюдения предлагают потенциально объективную и эффективную альтернативу нынешнему механизму самоотчётов. Однако текущие спутниковые проекты предоставляют только данные о среднем по столбу количестве CO₂ (XCO₂). В данной статье предлагается метод прямой оценки, основанный на полученном со спутников количестве CO₂, который отличается от традиционных подходов «сверху вниз», обычно использующих данные спутниковых наблюдений в качестве индикатора для дезагрегирования статистики потребления. Здесь ежемесячные выбросы CO₂ с 2010 по 2019 гг. оцениваются в глобальном масштабе с использованием данных CO₂, полученных со спутника, предназначенного для наблюдения за парниковыми газами. Географически и временно взвешенная регрессионная модель принята для учёта локальной пространственной и временной изменчивости. В процесс оценки включены расширенные данные XCO₂, а также локальные скорость ветра, вертикальная скорость, температура воздуха, концентрация водяного пара и выбросы при пожаре. Результаты проверки недавно полученных выбросов CO₂ полностью согласуются с данными Реестра данных открытого источника для антропогенных данных CO₂ (R² = 0,929). Такая высокая глобальная согласованность демонстрирует большой потенциал прямой оценки спутниковых данных с улучшенной частотой и более широким диапазоном покрытия.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2023/egusphere-2023-1347/

Вулканическое воздействие, основной естественный источник изменчивости климата, представляет собой проблему для современного моделирования климата из-за непредсказуемости и специфичности отдельных извержений, а также из-за сложности процессов, связывающих извержение с реакцией климата. Вулканическое воздействие в значительной степени недостаточно отражено в имеющихся климатических прогнозах на будущее, что является критической проблемой. Исследование Ман Мэй Чима и его коллег (Chim et al., 2023, https://doi.org/10.1029/2023GL103743) решает эту известную трудную проблему и показывает, как в будущем с более тёплым климатом климатически значимая вулканическая активность может оказаться сильнее, чем считается сейчас, увеличивая неопределённость климатических прогнозов. Исследование иллюстрирует глубокие последствия неточностей в упрощённых климатических сценариях и мотивирует новые исследования изменчивости климата, вызванной вулканами. Это также вызывает некоторые мысли по поводу информирования о неопределённости климата.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL105482

Сложная волна тепла (CompoundHW) привлекла широкое внимание из-за продолжительной сильной жары как в дневное, так и ночное время во время её существования. Однако эффективность идентификации и характеристики CompoundHW в различных наборах данных систематически не оценивалась. Авторы сравнили сходства и различия наборов данных ERA5, Berkeley Earth, CHIRTS и CPC при идентификации и характеристике CompoundHW. Результаты показали, что совпадение её идентификации между наборами данных было постоянным как во временном, так и в пространственном измерении, при этом наилучшее совпадение наблюдалось между наборами данных ERA5 и CHIRTS. Совпадение идентификации CompoundHW показало значительную корреляцию с плотностью станций наблюдения: уровень совпадения превышал 50% в регионах с плотной сетью наблюдений, но имелся чрезвычайно низкий уровень совпадения в регионах с редким охватом данных. Тенденции роста показателей CompoundHW были зафиксированы всеми наборами данных, особенно в некоторых частях Северной Америки, Европы, западной России и Азии. Несмотря на различия в амплитуде изменений CompoundHW в четырёх наборах данных, более 42% регионов мира согласуются с изменениями частоты, продолжительности и величины CompoundHW, а более 27% согласуются с изменениями в доле возникновения CompoundHW. Несогласованность изменений CompoundHW преимущественно наблюдалась в регионах с низкими показателями совпадения, что указывает на то, что точная идентификация CompoundHW является основой для качественной характеристики изменений характеристик CompoudHW. Это исследование подчёркивает важность сравнения нескольких наборов данных при исследовании волн тепла, особенно в показателях, определяемых множеством климатических переменных и регионами со скудными данными наблюдений.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-023-06940-2

Авторы применили локальное ансамблевое преобразование фильтра Калмана (LETKS) в сочетании с глобальной аэрозольно-климатической моделью ECHAM-HAM для оценки аэрозольных выбросов по данным наблюдений POLDER-3/PARASOL (поляризация и направленность отражений Земли) за 2006 год. Ассимилируются оптическая толщина аэрозоля на длине волны 550 нм (AOD₅₅₀), показатель Ангстрёма на 550 и 865 нм (AE_550–865) и альбедо однократного рассеяния на 550 нм (SSA₅₅₀) для одновременного улучшения моделируемой массы, размера и поглощения аэрозоля. Новые глобальные выбросы аэрозолей увеличиваются до 1419 Tг год^-1 (+28%) для пыли, 1850 Tг год^-1 (+75%) для морской соли, 215 Tг год^-1 (+143%) для органических аэрозолей и 13,3 Tг год^-1 (+75%) для чёрного углерода, выбросы диоксида серы увеличиваются до 198 Tг год^-1 (+42%), а общее выпадение сульфатов – до 293 Tг год^-1 (+39%). Выбросы органического и чёрного углерода намного выше, чем их предыдущие значения из кадастров «снизу вверх» (bottom-up), при этом отмечается более сильный рост в источниках сжигания биомассы (+193% и +90%), чем в антропогенных источниках (115% и 70%). Оценка экспериментов с наблюдениями POLDER (ассимилированными) и AERONET, а также MODIS Dark Target (независимыми) показывает явное улучшение по сравнению с контрольным расчётом ECHAM-HAM. В частности, по данным AERONET, глобальная средняя ошибка AOD₅₅₀ улучшается с -0,094 до -0,006, а оптическая толщина абсорбционного аэрозоля на длине волны 550 нм (AAOD₅₅₀) улучшается с -0,009 до -0,004 после ассимиляции. Меньшее улучшение также наблюдается в средней абсолютной ошибке AE_550–865 (с 0,428 до 0,393), причём улучшение значительно выше по сравнению с изолированными островными участками в океане. Новые выбросы пыли ближе к среднему значению ансамбля AEROCOM I, AEROCOM III и CMIP5, а также некоторых предыдущих ассимиляционных исследований. Новые оценки выбросов морской соли стали ближе к оценкам, зарегистрированным в предыдущих исследованиях. Обсуждаются признаки отсутствия фракции крупной пыли и частиц морской соли. Изменения сжигания биомассы (на основе POLDER) могут использоваться в качестве альтернативных коэффициентов масштабирования сжигания биомассы для кадастра Глобальной системы ассимиляции пожаров (GFAS), чётко рассчитанного для органического углерода (2,93) и чёрного углерода (1,90) вместо рекомендуемого масштабирования 3,4 (Kaiser et al., 2012). Оценочные выбросы очень чувствительны к относительной влажности из-за аэрозольного поглощения воды, особенно в случае сульфатов. Обнаружено, что ECHAM-HAM, как и большинство моделей глобального климата, участвовавших в AEROCOM и CMIP6, переоценивали относительную влажность по сравнению с ERA5 и, как следствие, поглощение воды аэрозолями, предполагая, что значения каппа не занижены. Если использовать относительную влажность ERA5, выбросы сульфатов должны быть ещё больше увеличены, поскольку смоделированная AOD сульфатов снижается. В частности, в Восточной Азии более низкий показатель AOD можно объяснить недооценкой количества осадков и отсутствием моделируемых нитратов в модели.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/9495/2023/

Надёжный прогноз суммарного испарения важен для планирования устойчивого управления водными ресурсами в сельском хозяйстве в контексте изменения климата. Глобальный набор данных ежемесячных климатических переменных был создан для оценки потенциального суммарного испарения с использованием 14 моделей общей циркуляции для четырёх основных общих сценариев SSP. Сгенерированный набор данных имеет пространственное разрешение 0,5° × 0,5°, охватывает период от 1950 до 2100 гг. и может оценивать историческое и будущее потенциальное суммарное испарение с использованием метода Пенмана-Монтейта. Кроме того, этот набор данных можно применять к различным методам оценки потенциального суммарного испарения, основанным на климатических переменных. В этом документе показано, что набор данных, созданный для оценки будущего потенциального суммарного испарения, может отражать уровень концентрации парниковых газов в сценариях SSP в широтных диапазонах. Таким образом, этот набор данных может предоставить пользователям жизненно важную информацию для выбора подходящих моделей общей циркуляции для разумной оценки потенциального суммарного испарения и помочь определить методы коррекции систематической ошибки для сокращения различий между наблюдениями и модельными результатами на основе масштаба климатических переменных в каждой модели общей циркуляции.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02475-7