Учёные исследуют важность сети тихоокеанских буёв для мониторинга и прогнозирования Эль-Ниньо – Южного колебания.

Эль-Ниньо – Южное колебание (ЭНЮК) – климатическое явление, включающее фазы тёплого Эль-Ниньо, прохладного Ла-Нинья и нейтрального климата – происходит в цикле, который длится 2–7 лет. Когда ЭНЮК формируется, оно вызывает аномальную погоду, которая может спровоцировать лесные пожары, вызвать засуху или наводнение, а также нарушить сельскохозяйственное производство. Из-за его глобального воздействия точное прогнозирование экстремальных явлений ЭНЮК жизненно важно для здоровья человека и экономики.
Причальная группа Тропической атмосферы океана (TAO) и Треугольной трансокеанской сети буев (TRITON) расположена по обеим сторонам экватора в тропической части Тихого океана и на протяжении десятилетий является важнейшим компонентом многонациональной системы наблюдения за тропической и тихоокеанской зоной (TPOS). Система TAO/TRITON собирает данные о температуре, солёности, скорости и приповерхностных метеорологических данных, используемых для прогнозирования климата.
В ответ на потерю ресурсов мониторинга был сформирован международный проект Синергетической сети наблюдений для прогнозирования состояния океана (SynObs) с целью определения лучшей системы для мониторинга и прогнозирования ЭНЮК, а руководящая группа инициативы TPOS разработала планы по реконфигурации массива. В рамках усилий Хакерт и др. (Hackert et al.) исследовали роль данных TAO/TRITON в этих прогнозах. Авторы провели два моделирования явления Эль-Ниньо 2015 года: одно с использованием данных TAO/TRITON, а другое — без этих данных.
Результаты показали, что модель, ассимилирующая данные TAO/TRITON, обеспечивает более точные оценки температуры и солёности по сравнению с моделью без этих данных. Эти данные заметно улучшили реконструкцию восточной тропической части Тихого океана — у побережья Южной Америки, — где подъём холодной воды формирует климатическую реакцию ЭНЮК. В том же регионе модель TAO/TRITON лучше прогнозирует повышение температуры поверхности моря, определяющее Эль-Ниньо. Кроме того, данные с причальной установки помогают выявить амплитуду и время возникновения волн Кельвина и Россби — особых видов океанских волн, необходимых для циклического развития ЭНЮК.
Результаты подчёркивают ценность приэкваториальных причалов и демонстрируют влияние данных TAO/TRITON на прогнозирование ЭНЮК. Авторы отмечают, что результаты могут помочь в будущих проектах сетей, поскольку управляющие агентства обновляют системы наблюдения. (Journal of Geophysical Research: Oceans, https://doi.org/10.1029/2023JC020039, 2023)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/bolstered-by-buoys-predicting-el-nino

Как полноценные модели системы Земли (ESM), так и простые климатические модели (SCM) использовались в целях изучения изменения климата для определения будущих репрезентативных путей концентрации CO₂ в рамках шестого этапа проекта взаимного сравнения связанных моделей. Авторы исследуют, в какой степени сложные и простые модели согласуются с реакцией углеродного цикла в расчётах, основанных на концентрации. Хотя ESM и SCM демонстрируют схожие совместимые выбросы CO₂ от ископаемого топлива, ESM систематически оценивают более низкое поглощение углерода океаном, чем SCM, в исторический период и в будущих сценариях. Различия ESM и SCM особенно велики при сценариях низкой концентрации и превышения уровня. Более того, ESM и SCM различаются в своих оценках поглощения углерода поверхностью, но эти различия зависят от сценария. Эти различия частично обусловлены несколькими выбросами моделей (ESM и SCM) и процедурой ограничения наблюдений, которая присутствует в большинстве SCM, но не применяется в ESM. Различия в землепользовании возникают из-за различий в способах расчёта выбросов в результате изменений в землепользовании и разных предположений о том, как определяются обратные связи углеродного цикла, что, возможно, отражает подход к ограничению роста биомассы по азоту и историческую калибровку SCM. Различия в поглощении океаном, которые особенно велики в сценариях превышения, могут возникать из-за более быстрого смешивания углерода с поверхности в глубины океана в SCM, чем в ESM. Также обсуждаются несоответствия, возникающие при преобразовании выбросов CO₂ из моделей комплексной оценки (IAM) во входные данные о концентрациях CO₂ для ESM, которые обычно полагаются на одну SCM. Авторы подчёркивают расхождения в оценках выбросов при изменениях в землепользовании между моделями различной сложности, особенно ESM и IAM, и призывают группы по моделированию климата рассмотреть эти потенциальные области для улучшения моделей.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-023-03639-5

Знания о локальных колебаниях и экстремальных температурах воздуха в Антарктиде представляют большой интерес для многих полярных дисциплин, таких как климатология, гляциология, гидрология и экология, и являются ключевой переменной для понимания изменения климата. Из-за отдалённости и суровых условий окружающей среды Антарктиды данные наблюдений за температурой воздуха с автоматических метеостанций по региону весьма скудны. Предыдущие исследования показали, что данные о температуре суши и поверхности льда, полученные со спутников, можно использовать в качестве удобного показателя температуры воздуха. Здесь разработан ежедневный набор данных о температуре приземного воздуха AntAir ICE для наземной Антарктиды и окружающих шельфовых ледников путём моделирования температуры воздуха на основе температуры, зафиксированной MODIS за период с 2003 по 2021 гг., с использованием линейной модели. AntAir ICE имеет суточное временное разрешение и пространственное разрешение с координатной сеткой 1 км². AntAir ICE имеет более высокую точность воспроизведения температуры воздуха, измеренной на месте, по сравнению с хорошо зарекомендовавшим себя реанализом климата ERA5, а также более высокое пространственное разрешение, что подчёркивает его потенциал для мониторинга температурных режимов в Антарктиде.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02720-z

Индексы глобальной климатической циркуляции играют важную роль в определении региональных и глобальных климатических условий. Эти структуры атмосферной циркуляции демонстрируют значительную изменчивость, охватывая обширную географическую территорию и влияя на явления, связанные с погодой. Основная цель этого исследования состояла в том, чтобы изучить и охарактеризовать различные индексы глобальной климатической изменчивости в период с 1950 по 2020 гг. (Эль-Ниньо, Южное колебание, ENSO; Индекс южного колебания, SOI; Североатлантическое колебание, NAO; Атлантическая меридиональная мода, AMM и Индийский океанский диполь, IOD). Кроме того, в этой статье предпринята попытка исследовать связь между этими глобальными климатическими индексами. Анализ тенденций показал, что индекс ENSO демонстрирует самую высокую частоту повторяемости корреляционных связей с другими годовыми глобальными индексами со значимостью на уровне 95% и 99%, тогда как индекс NAO - самую низкую частоту повторяемости. В сезонном отношении большинство индексов демонстрируют более резкие изменения в зимний период, чем в летний. За последние два десятилетия (2000-2020 гг.), особенно ежегодно и летом, произошло увеличение числа случаев резких изменений этих показателей. SOI демонстрирует наибольшее число резких изменений за весь период исследования, охватывая как положительные, так и отрицательные значимые тенденции, тогда как IOD не демонстрировал резких изменений ежегодно. Тенденции увеличения и уменьшения индексов глобальной климатической циркуляции могут быть связаны с естественными и антропогенными причинами изменения климата. Что касается как коэффициента корреляции, так и результатов частичной корреляции, существовала сильная отрицательная связь между ENSO и SOI в годовом, зимнем и летнем временных рядах. С другой стороны, между ENSO и NAO нет никакой связи. Кроме того, в годовом исчислении существовала сильная отрицательная связь между NAO и АММ и меньшая отрицательная, но всё же статистически значимая связь между этими индексами в зимний и летний сезоны соответственно. Таким образом, через Азорский максимум NAO могло бы «продвигать» AMM. Более того, когда NAO, AMM и SOI остаются постоянными, между ENSO и IOD в зимний сезон достигается положительная и устойчивая корреляция. Таким образом, развивающийся IOD усиливается и поддерживается во время начала явления Эль-Ниньо в зимний сезон.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/12/1741

Холодные зимы над Евразией часто совпадают с тёплыми зимами в Арктике, что известно как структура «тёплая Арктика – холодная Евразия». Обсуждается вопрос, в какой степени эта наблюдаемая корреляция указывает на причинную реакцию - потерю морского льда. Авторы, используя большие мультимодельные ансамбли скоординированных экспериментов, обнаружили, что реакция температуры в Евразии на потерю арктического морского льда слаба по сравнению с внутренней изменчивостью и не является устойчивой для всех климатических моделей. Показано, что евразийское похолодание вызвано изменениями тропосферной и стратосферной циркуляции в ответ на таяние морского льда, но ему противодействует тропосферное термодинамическое потепление, поскольку локальное потепление, вызванное таянием морского льда, распространяется в средние широты за счёт вихревой адвекции. Хотя противоположные эффекты термодинамического потепления и динамического охлаждения чётко обнаруживаются в разных моделях или различных возмущениях морского льда, их суммарный эффект различается по знаку и величине в разных моделях, что приводит к различным температурным реакциям моделей над Евразией. Вклады как динамики тропосферы, так и термодинамики демонстрируют существенный межмодельный разброс. Хотя отчасти этот разброс в реакции евразийской зимней температуры на исчезновение морского льда может быть обусловлен неопределённостью модели, даже при наличии нескольких сотен членов ансамбля, сложно изолировать модельные различия в вынужденной реакции от внутренней изменчивости.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/36/24/JCLI-D-22-0937.1.xml

Авторы показывают, что право на адаптацию к изменению климата присутствует в комплексе ранее существовавших норм в области прав человека. Это существующее право обеспечивает чёткие принципы, позволяющие осуществлять адаптацию к изменению климата справедливыми и эффективными способами, обязывающими государства, среди прочего, отдавать приоритет тем, чьи права подвергаются наибольшему риску в результате изменения климата; максимизировать адаптационные способности людей; сохранять территорию для защиты суверенных прав народов; и обеспечить, чтобы сама практика адаптации не наносила ущерба правам человека. Закон о правах человека требует, чтобы эти обязательства выполнялись без дискриминации по каким-либо признакам, включая экономические суждения о экономической эффективности адаптации в небольших или отдалённых странах или сообществах.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s44168-023-00079-w

Засухи из океана на сушу (ЗОС), т.е. засухи, возникающие над океанами и мигрирующие на сушу, представляют собой недавно обнаруженное явление, имеющее серьёзные последствия для природы и человека. Однако влияние антропогенных выбросов на прошлые и будущие изменения в ЗОС и лежащие в их основе механизмы остаются неясными. Используя дефицит осадков минус испарение для определения глобальных ЗОС, авторы обнаружили, что ЗОС усилились из-за антропогенного изменения климата за последние 60 лет. Согласно будущему сценарию с высокими уровнями выбросов, ЗОС станут более частыми (+39,68%), постоянными (+54,25%), широко распространёнными (+448,92%) и серьёзными (+612,78%) во всём мире. Усиление ЗОС связано с уменьшением переноса влаги, вызванным субтропическими антициклонами в северном полушарии и сложными структурами циркуляции в южном полушарии. Снижение переноса влаги во время ЗОС в основном вызвано термодинамической реакцией атмосферы на глобальное потепление, обусловленное деятельностью человека. Эти результаты подчёркивают важность улучшения понимания этого типа засухи и принятия мер по смягчению последствий изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00523-y

Адаптация к изменению климата имеет первостепенное значение, но всё больше данных свидетельствует о том, что действия по адаптации сопряжены с рядом ограничений. Для реалистичной оценки будущих перспектив адаптации крайне важно понимать временные рамки, необходимые для преодоления этих ограничений. Авторы объединили данные о документально подтверждённой адаптации Глобальной инициативы по картированию адаптации с национальными макроиндикаторами и оценили будущие изменения в адаптационных ограничениях наряду с «Общими социально-экономическими путями», охватывающими широкий спектр будущих сценариев социально-экономического развития. По мнению авторов, даже при самом оптимистичном сценарии преодоление ключевых ограничений, которые будут ограничивать адаптацию на десятилетия вперёд, займёт намного больше времени после 2050 года, особенно в уязвимых странах. Сохранение адаптационных ограничений требует принятия жёстких мер по смягчению последствий, улучшения адаптации наряду с выделением целевого финансирования и активизацией усилий по решению проблем потерь и ущерба. Предложенный подход позволяет обосновать достоверные индикаторы, которые в дальнейшем можно использовать в усилиях по моделированию климата, улучшая представление об адаптации и её потенциале снижения риска.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-023-46931-1

Проведён климатологический анализ структуры летних арктических циклонов по данным реанализа с использованием подхода фазового пространства. Предложена схема классификации арктических циклонов в зависимости от того, является ли структура завихрённости в процессе развития преобладающей на нижнем (СЗНУ) или на верхнем уровне (СЗВУ). Во время роста циклоны СЗНУ (65,5%) демонстрируют асимметричные структуры с тёплым ядром, тогда как циклоны СЗВУ (34,5%) имеют асимметричные структуры с холодным ядром. Циклоны СЗНУ обычно имеют большую тепловую асимметрию во время роста. Однако переход к устойчивой осесимметричной структуре холодного ядра после зрелости характерен для летних арктических циклонов независимо от структуры в процессе роста. Циклоны СЗНУ обычно более сильны и преимущественно отслеживаются на российском побережье, где наблюдается высокая бароклинность, тогда как циклоны СЗВУ, как правило, более долговечны и преимущественно отслеживаются в тихоокеанском секторе, где они могут взаимодействовать с полярными вихрями тропопаузы. Это исследование обеспечивает платформу для дальнейших исследований различных классов арктических циклонов и связанных с ними опасных погодных условий и, в конечном итоге, для разработки концептуальных моделей.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL105993

Наблюдаемые тенденции содержания тропосферного озона, важного загрязнителя воздуха и короткоживущего фактора изменения климата (SLCF), оцениваются посредством последовательной методологии с использованием имеющихся данных о профилях с наземных станций и озонозондов за 1993–2019 гг. и сравниваются со смоделированными трендами (1995–2015 гг.) из Программы оценки арктического мониторинга SLCF 2021. Увеличение наблюдаемой приземной концентрации озона на арктических прибрежных участках, особенно зимой, и сопутствующие тенденции к снижению приземной концентрации окиси углерода обычно фиксируются мультимодельными медианными тенденциями. Зимнее увеличение также оценивается в свободной тропосфере на большинстве арктических участков, с уменьшением в весенние месяцы. Зимние тенденции, как правило, переоцениваются мультимодельными медианами. Весеннее увеличение содержания приземного озона на северном побережье Аляски не моделируется, а отрицательные весенние тенденции в северной Скандинавии не всегда воспроизводятся. Обсуждаются возможные причины наблюдаемых изменений и эффективности модели, включая уменьшение выбросов предтеч (precursors), изменение сухих осаждений озона и изменчивость в крупномасштабной метеорологии.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL103096