Предсказуемость диагностики Эль-Ниньо-Южного колебания (ЭНЮК) в моделях оперативного прогнозирования затруднена из-за больших вычислительных затрат и необходимости инициализации трёхмерными полями, генерируемыми в результате усвоения глобальных данных. Вместо этого авторы изучают многолетнюю предсказуемость ЭНЮК с конца 1800-х годов, используя модельно-аналоговый метод, не имеющий ограничений. Сначала они выделяют состояния глобальной связанной модели из доиндустриального контрольного расчёта в проекте CMIP6, которые выбраны для первоначального соответствия наблюдаемым ежемесячным температурам поверхности и аномалиям высоты моря в тропиках. Их последующая 36-месячная эволюция в модели представляет собой ретроспективные прогнозы ЭНЮК ХХ века, чьё качество сравнимо с ретроспективными прогнозами, получаемыми два раза в год с помощью современной европейской системы оперативного прогнозирования. Несмотря на так называемый весенний барьер предсказуемости, присутствующий на протяжении всей записи, у второго года ЭНЮК наблюдается значительный уровень качества, особенно после 1960 года. В целом ЭНЮК продемонстрировало заметно высокие значения как амплитуды, так и качества к концу XIX века, а затем снова в последние десятилетия.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00417-z

Комбинированные засухи и волны тепла (КЗВТ) серьёзно угрожают социально-экологическим системам, приводя к более опасным последствиям, например, к лесным пожарам, неурожаю и смертности, связанной с жарой, чем отдельные экстремальные явления. Эта тема актуальна, поскольку в 2022 году имели место серьёзные события КЗВТ в Калифорнии и на юго-западе США, в Европе и Китае, а «чёрное лето» 2019/2020 годов в Австралии остаётся ярким примером этой угрозы. В этом исследовании изучались высокий риск КЗВТ в условиях изменения климата и потенциальная роль пороговых значений глобального и регионального потепления в высоком уровне риска событий КЗВТ. Примерно на 20% земных площадей мира, вероятно, будет наблюдаться ~ 2 события КЗВТ в год, которые будут длиться ~ 25 дней к концу XXI века, исходя из сценария высокого уровня. 

Смешанные явления засухи и волн тепла (КЗВТ) привлекли повышенное внимание из-за их значительного воздействия на сельское хозяйство, энергетику, водные ресурсы и экосистемы. Авторы количественно оценивают прогнозируемые будущие изменения характеристик КЗВТ (таких как частота, продолжительность и серьёзность) из-за продолжающегося антропогенного потепления по сравнению с базовым недавним наблюдаемым периодом (с 1982 по 2019 гг.). Они объединяют еженедельную информацию о засухе и волнах тепла для 26 климатических подразделений по всему миру, используя исторические и прогнозируемые модельные результаты проекта CMIP6 и трёх общих социально-экономических путей. Статистически значимые тренды выявляются в характеристиках КЗВТ как для недавнего наблюдаемого, так и для моделируемого будущего периода (2020–2099 гг.). Восточная Африка, Северная Австралия, восток Северной Америки, Центральная Азия, Центральная Европа и юго-восток Южной Америки демонстрируют наибольшее увеличение частоты в конце XXI века. В южном полушарии прогнозируется большее увеличение риска возникновения КЗВТ, в то время как в северном полушарии наблюдается большее увеличение «тяжести» КЗВТ. Региональные потепления играют значительную роль в изменениях КЗВТ в большинстве регионов. Эти выводы имеют значение для сведения к минимуму воздействия экстремальных явлений и разработки политики адаптации и смягчения последствий, чтобы справиться с повышенным риском для водного, энергетического и продовольственного секторов в критически важных географических регионах.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2219825120

Изменения засух, вызванные климатом, способны нарушить работу систем электроснабжения, в значительной степени зависящих от гидроэнергетики, потенциально увеличивая выработку энергии из источников ископаемого топлива. Воздействие сопутствующих выбросов и загрязнения воздуха может привести к крупным и неучтённым социальным издержкам изменения климата. Авторы эмпирически определяют воздействие засухи на работающие на ископаемом топливе электростанции в западной части Соединённых Штатов и последующее воздействие на выбросы и качество воздуха. Ущерб от этих каналов, по оценкам, в 1,2–2,5 раза превышает увеличение прямых экономических издержек производства электроэнергии на ископаемом топливе в результате засухи. В будущих климатических условиях эти воздействия, вызванные засухой, вероятно, останутся значительными из-за возрастающих рисков засухи, и авторы обнаружили, что даже быстрое распространение возобновляемых источников энергии имеет ограниченную способность сдерживать эти воздействия.

В последние десятилетия в западной части Соединённых Штатов наблюдалась сильная засуха, и климатические модели прогнозируют повышенный риск засухи в будущем. Это усиление высыхания может иметь важные последствия для взаимосвязанных энергосистем региона, зависящих от гидроэнергетики. Используя данные о выработке электроэнергии и выбросах на уровне электростанций с 2001 по 2021 гг., авторы количественно оценивают воздействие засухи на работу электростанций, работающих на ископаемом топливе, и связанное с этим воздействие на выбросы парниковых газов, качество воздуха и здоровье человека. Обнаружено, что в условиях экстремальной засухи производство электроэнергии на отдельных электростанциях, работающих на ископаемом топливе, может увеличиться до 65% по сравнению со средними условиями, в основном из-за необходимости замены сокращённой гидроэнергетики. Более 54% этого вызванного засухой производства является трансграничным, при этом засуха в одном электроэнергетическом регионе приводит к чистому импорту электроэнергии и, таким образом, к увеличению выбросов загрязняющих веществ электростанциями в других регионах. Это увеличение выбросов, вызванное засухой, оказывает заметное влияние на качество местного воздуха, что измеряется ближайшими мониторами загрязнения. По оценкам авторов, денежные затраты на избыточную смертность и выбросы парниковых газов в результате производства ископаемого топлива, вызванного засухой, в 1,2–2,5 раза превышают заявленные прямые экономические затраты, связанные с потерей производства гидроэлектроэнергии и увеличением спроса. Сочетание оценок будущей засухи с помощью климатических моделей со стилизованными сценариями перехода в энергетике позволяет предположить, что эти вызванные засухой последствия, вероятно, останутся значительными даже при активном расширении использования возобновляемых источников энергии, а значит, необходимы более амбициозные и целенаправленные меры для снижения выбросов и нагрузки на здоровье в электроэнергетическом секторе во время засухи.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2300395120

На Форуме будущих технологий «Вычисления и связь «Квантовый мир» 13 июля 2023 года состоялась панельная сессия «Технологический суверенитет и место России в международной науке: противоречие или синергия?
Модератор сессии — директор по научной работе Фонда развития и поддержки Международного дискуссионного клуба «Валдай»; главный редактор журнала «Россия в глобальной политике» Федор Лукьянов, предворяя дискуссию, отметил, что сегодня Россия испытывает небывалое в истории давление. Как жить и развиваться в этих условиях — это вопрос повестки дня. «Надо не сломаться и не сдаться, а обогнать», — заявил модератор.
Спикеры считают, что полного технологического суверенитета ни у одной страны мира нет. У всех одна и та же проблема: как построить свою технологическую экосистему?
«Россия должна в течение ближайших 10–15 лет выстроить свое технологическое пространство с объемом около одного миллиарда человек. Для этого нужны реальные партнерства с пространством доверия и без диктата. Монополии будут умирать. Многие наши технологии для этого уже готовы, например, в области кибербезопасности и проекты „Росатома“. Кроме того, нужны задачи, которые уходят за горизонт и становятся целью жизни нескольких поколений», — заявил президент Ассоциации экспорта технологического суверенитета; профессор кафедры прикладного анализа международных проблем Московского государственного института международных отношений Министерства иностранных дел Российской Федерации (МГИМО МИД России) Андрей Безруков.
Директор Объединенного института ядерных исследований Григорий Трубников полагает, что «доверие —это ключевой элемент любой системы, а ядерные исследования и эксперименты невозможно провести в одиночку ни в одной стране». Дубна и ЦЕРН (Европейская организация ядерных исследований) — пример альянса вокруг мирного исследования окружающего мира, что свидетельствует о цеховой солидарности, которая сохранилась у ученых, несмотря на политику.
Выступающие также отметили, что Россия по-прежнему достойно несет знамя высокой советской инженерной школы, оставаясь в экосистеме разделения труда и выбирая приоритеты. Поскольку инженеры должны понимать друг друга, то все обучение иностранных студентов проходит на русском языке.
Спикеры также констатировали, что для специалистов и научных работников зарплата вторична. Они едут для самореализации туда, где есть интересные задачи и проекты, а «утечка мозгов» — это и международный опыт, и среда общения. Без мобильности и обмена опытом научная среда невозможна.
Помощник Президента Российской Федерации Андрей Фурсенко считает, что «технологический суверенитет» — это точно не полная самодостаточность, но это безопасность в жизненно важных сферах страны«. Он также заявил, что «цеховая солидарность играет огромную роль, а простые человеческие отношения решают многие вопросы». Кроме того, он отметил, что сегодня «оценка научных результатов скатилась к оценке процессов, а в науке это не работает».
На сессии было заявлено, что в России создана своя технологическая среда, которая интересна для партнеров и сотрудничества, но нужно всегда определять приоритеты, т.к. всем заниматься невозможно. С финансированием проблем нет. Надо создавать то, что конкурентоспособно и чем можно обмениваться. На повестке дня стоит организация научной среды, которая способна на прорывы.
Форум будущих технологий — главная площадка для обсуждения трендов развития новых технологий в России. Мероприятие проводится под эгидой Десятилетия науки и технологий, объявленного с 2022 года Указом Президента Российской Федерации Владимира Путина. Оператором Форума является Фонд Росконгресс при поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации и Российской академии наук. Соорганизаторы: ОАО «РЖД» и Государственная корпорация «Росатом».

Ссыылка: https://www.vedomosti.ru/press_releases/2023/07/13/tehnologicheskii-suverenitet-i-mesto-rossii-v-mezhdunarodnoi-nauke-protivorechie-ili-sinergiya

Последствия жарких, засушливых и смешанных экстремально жарких и засушливых явлений имеют большое значение для общества, экономики и экосистем во всём мире. Поэтому такие события необходимо оценивать в свете антропогенного изменения климата, чтобы правительства и заинтересованные стороны могли принять соответствующие меры по адаптации. Авторы показывают всесторонний анализ жарких, засушливых и смешанных жарких и засушливых экстремальных явлений в регионах суши с использованием 25 моделей проекта CMIP6 и четырёх будущих сценариев выбросов с 1950 по 2100 гг. Прогнозируется, что к концу XXI века их число возрастёт на большей части земного шара. Горячие и смешанные жаркие и засушливые экстремумы демонстрируют наиболее широкое увеличение, а засушливые экстремальные изменения чувствительны к используемому индексу. Многие региональные изменения зависят от силы воздействия парниковых газов, что подчёркивает возможность ограничения изменений с помощью активных мер по смягчению последствий.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL102493

Авторитетный, заслуживающий доверия, непрерывный автоматический ежечасный мониторинг качества воздуха является относительно недавним нововведением. Таким образом, задача надёжного определения долгосрочных тенденций качества воздуха является очень сложной. Порты являются основными источниками загрязнения атмосферы, что связано с морским движением и увеличением загруженности дорог. В этом исследовании изучались долгосрочные тенденции и факторы загрязнения атмосферы в портовых городах Хьюстон, Лондон и Саутгемптон в 2000–2019 гг. Достоверные данные о качестве воздуха и метеорологические данные для семи участков в этих трёх местах были тщательно отобраны наряду с имеющимися данными подсчёта трафика. Данные были получены для участков, близких к порту, и участков, расположенных недалеко от центра города, чтобы определить, влияют ли выбросы в порту на различные части города. Программное обеспечение Openair использовалось для построения графиков и статистического анализа. Концентрации загрязняющих веществ в Хьюстоне, Саутгемптоне и Терроке (Лондон) со временем медленно снижались и не превышали национальных ограничений, в отличие от концентраций NO₂ и PM₁₀ на лондонской Мэрилебон-роуд. Факторы загрязнения атмосферы включают метеорологию, географические и временные колебания, а также транспортный поток. Статистически значимые связи (p < 0,001) между концентрацией атмосферных загрязнений и метеорологическими данными были обнаружены на большинстве участков, но не наблюдались для транспортных потоков в Лондоне и Саутгемптоне. Однако портовые выбросы и другие факторы загрязнения атмосферы действуют вместе, регулируя качество воздуха в городе.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/7/1135

Климатическое моделирование, проводимое в рамках проекта CMIP6, использует набор данных о выбросах неоднородного аэрозоля от сжигания биомассы, который демонстрирует выраженную межгодовую изменчивость за период с 1997 по 2014 гг. из-за добавления спутниковых данных. Используя большой ансамбль модели системы Земли версии 2 (CESM2-LE) с исходными и сглаженными воздействиями аэрозоля от сжигания биомассы согласно CMIP6, авторы показывают, что неоднородность данных CMIP6 вызывает ложное десятилетнее субарктическое потепление суши. В годы с пониженной концентрацией аэрозоля повышенная солнечная радиация может вызвать резкое оттаивание субарктической многолетней мерзлоты, повышенный дренаж почвенных вод, высыхание верхнего слоя почвы и последующее потепление поверхности. Этот медленный процесс, который дополнительно усиливается нелинейными взаимодействиями облаков и аэрозолей, не может быть полностью компенсирован в годы повышенных потоков аэрозолей, что приводит к «покраснению» спектров приземной температуры в ответ на межгодовое аэрозольное воздействие большой амплитуды. В более общем плане эксперименты CESM2 идентифицируют путь возникновения десятилетней изменчивости в высоких широтах, включая межгодовое коротковолновое воздействие и медленные нелинейные реакции почвы.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00415-1

Глобальное потепление началось в середине 1970-х годов, когда повышение глобальной средней приземной температуры превысило естественную изменчивость. Каждое десятилетие после 1960-х было теплее предыдущего, а 2010-ые были самыми тёплыми за всю историю наблюдений. Но может быть много изменчивости от одного года к другому.
Сейчас, в 2023 году, бьются всевозможные рекорды. Самые высокие дневные температуры, когда-либо зарегистрированные в мире, произошли в начале июля, наряду с самой большой аномалией температуры поверхности моря за всю историю.

Температуры на суше и на поверхности океана в этом году бьют рекорды, как показано на этих графиках ежедневных оценок глобальной температуры поверхности (вверху) и температуры поверхности моря (внизу). Предоставлено автором на основе анализа NOAA, обработанного Университетом штата Мэн.

Согласно предварительному анализу, в июне была самая высокая глобальная средняя приземная температура. Протяжённость морского льда Антарктиды была рекордно низкой. Между тем, концентрация углекислого газа в атмосфере продолжает расти темпами, которые не показывают никаких признаков замедления.
Очевидные последствия включают проливные ливни в некоторых частях мира, контрастирующие с чрезмерной жарой и лесными пожарами в других местах, особенно недавно в Канаде.
Но глобальная средняя приземная температура не продолжает неуклонно повышаться. Наибольшее увеличение и самые тёплые годы, как правило, происходят на последних стадиях явления Эль-Ниньо.
Вызванное деятельностью человека изменение климата безжалостно и во многом предсказуемо. Но в любое время и особенно локально оно может быть замаскировано погодными явлениями и естественной изменчивостью в межгодовых (Эль-Ниньо) или десятилетних временных масштабах.
Сочетание десятилетней изменчивости и тенденции к потеплению из-за увеличения выбросов парниковых газов делает температурный рекорд более похожим на восходящую лестницу, чем на неуклонный подъём.

Глобальные температуры не растут неуклонно, а ступенчато, обычно в конце явления Эль-Ниньо. Предоставлено автором на основании данных NOAA.

Источники изменчивости

Концентрация углекислого газа в атмосфере продолжает неуклонно расти, несмотря на Парижское соглашение и усилия многих стран и организаций (городов, компаний), которые выполнили свои обязательства по сокращению выбросов.
К несчастью для планеты, некоторые страны, включая Китай и Индию, продолжают сжигать уголь и строить угольные электростанции, выбросы которых более чем компенсируют успехи в других местах.
Но повышение температуры следует ступенчатой прогрессии. Самым тёплым годом в ХХ веке был 1998 год, после сильного Эль-Ниньо 1997-98 гг. Затем потепление приостановилось, и так называемый «перерыв» в глобальном потеплении с 2001 по 2014 гг. привёл к тому, что отрицатели изменения климата стали громко заявлять, что глобальное потепление — это миф.
Крупное явление Эль-Ниньо в 2015–2016 гг. изменило ситуацию. 2015 год стал самым тёплым годом за всю историю наблюдений, положив конец перерыву, но его превзошёл только 2016 год, который до сих пор остаётся самым тёплым календарным годом во многих архивах данных.
Большая годовая изменчивость связана с явлениями Эль-Ниньо. Но это нечто большее. Дальнейший анализ показывает, что десятилетняя изменчивость Тихого океана, иногда называемая Тихоокеанским десятилетним колебанием или Междекадным тихоокеанским колебанием, привела к изменениям в количестве тепла, удерживаемого на различных глубинах океана.
Тихоокеанское десятилетнее колебание можно рассматривать как версию Междекадного тихоокеанского колебания для северного полушария.
С Тихоокеанским десятилетним колебанием произошли серьёзные изменения в тихоокеанских пассатах, давлении на уровне моря, уровне моря, осадках и местонахождении штормов во всех странах Тихого океана и Тихоокеанского побережья. Эти изменения распространились на южные океаны и через Арктику в Атлантику.
Эффекты самые большие зимой в каждом полушарии. Имеются убедительные, но неполные доказательства того, что изменения ветров влияют на океанские течения, конвекцию и «опрокидывание» океана, что приводит к изменениям количества тепла, удерживаемого глубоко в океане во время отрицательной фазы Тихоокеанского десятилетнего колебания.
Соответственно, во время положительной фазы Тихоокеанского десятилетнего колебания больше тепла откладывается в верхних 300 м океана, где оно может влиять на глобальные температуры.
Во время отрицательной фазы больше тепла сбрасывается ниже 300 м, что способствует общему потеплению океанов, но теряется на поверхности. Во время Эль-Ниньо тепло, хранящееся на глубине в западной тропической части Тихого океана, перемещается и возвращается в атмосферу, вызывая мини-глобальное потепление.

Повышение температуры

Исследования показывают, что теплосодержание океана увеличивается более неуклонно, чем потепление приземного воздуха, и это лучший индикатор, свидетельствующий, что глобальное потепление продолжается.
Повышение уровня моря происходит как из-за расширения океана по мере его нагревания, так и из-за таяния наземных льдов (ледников и ледовых щитов в Гренландии и Антарктиде). Поступает больше воды в океаны. Колебания происходят из-за того, что осадки по-разному распределяются между сушей и океаном, при этом больше осадков выпадает на сушу во время явлений Ла-Нинья.
Океан покрывает 70% поверхности Земли. Поскольку большая его часть находится в южном полушарии, где зима бывает с июня по август, самые высокие значения температуры поверхности моря приходятся на март, в конце южного лета. Но поскольку колебания температуры суши намного больше, самые высокие глобальные средние температуры поверхности достигаются примерно в июле.
С появлением нового Эль-Ниньо и перспективами того, что это может стать ещё одним крупным событием, произойдёт ли следующий шаг вверх по лестнице? Уже в 2023 году температура поверхности моря в апреле стала самой высокой за всю историю наблюдений, и её значения превышают предыдущие максимумы на 0,2℃.
Это подготовило почву для того, чтобы июнь имел рекордно высокие температуры приземного воздуха во всём мире. В начале июля они достигли самых высоких значений за всю историю наблюдений.
Можно ожидать, что 2023 год станет самым тёплым годом на сегодняшний день. Но температура поверхности моря во время явлений Эль-Ниньо, как правило, достигает пика примерно в декабре и оказывает наибольшее влияние в последующие два месяца. Это готовит почву для того, чтобы к 2024 году подняться по лестнице на следующий уровень, возможно, на 1,4℃ выше доиндустриального уровня, с вероятными ежедневными вторжениями более 1,5℃.

Ссылка: https://theconversation.com/global-temperature-rises-in-steps-heres-why-we-can-expect-a-steep-climb-this-year-and-next-209385

Изменение климата увеличивает интенсивность и частоту явлений экстремальной жары. Экологическая реакция на экстремальную жару будет зависеть от физиологии растительности и термоустойчивости. По оценкам авторов, лиственница сибирская, основной вид в бореальной Евразии, уязвима к экстремальной жаре на южной окраине своего ареала из-за его низкой термоустойчивости (T_crit фотосинтеза: ~ 37–48°C). Прогнозы моделей системы Земли CMIP6 предполагают, что температура листьев может превысить 25-й процентиль T_crit лиственницы сибирской на два-три дня в году в течение следующих двух-трёх десятилетий (к 2050 г.) при сценариях с высоким уровнем выбросов (SSP3-7.0 и SSP5-8.5). Такая степень потепления поставит под угрозу дальнейшую способность биома ассимилировать и связывать углерод. В этой работе подчёркивается, что при высоких выбросах мы можем приблизиться к резкой экологической точке невозврата в южных бореальных лесах Евразии значительно раньше, чем в оценках моделей системы Земли, не учитывающих признаки термоустойчивости растений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-023-00910-6

Надёжность прогнозов приземной температуры воздуха на основе современных моделей климатической системы, участвовавших в CMIP6, является спорной, особенно в региональном масштабе. Авторы представили метод построения ограниченного мультимодельного ансамбля (ОМА), основанный на отбрасывании моделей, которые не могут воспроизвести наблюдаемые тенденции приземной температуры воздуха. Они используют ОМА для ограничения будущих прогнозов приземной температуры воздуха в соответствии с общими социально-экономическими путями SSP5–8.5 и SSP2–4.5, представляющими сильный и промежуточный сценарии. По сравнению с «сырым» (неограниченным) средним значением мультимодельного ансамбля CMIP6 влияние ограничения, основанного на наблюдениях, составляет менее 0,05°C за 100 лет в глобальном масштабе во второй половине XXI века. Однако региональные результаты показывают более широкий диапазон положительных и отрицательных корректировок, от -1,0°C за 100 лет до 1°C за 100 лет по сценарию SSP5–8,5. Хотя амплитуда при SSP2–4.5 относительно меньше, корректировка ОМА аналогична корректировке при SSP5–8.5, что указывает на независимость сценария воздействия ОМА. Идеальный эксперимент с 1%-ным ростом CO₂ предполагает, что реакция приземной температуры воздуха на воздействие двуокиси углерода (CO₂) в региональном масштабе отвечает за погрешности мультимодельного ансамбля в исторический период, что подразумевает высокую надёжность ОМА в прогнозах XXI века. Преимущество ОМА состоит в том, что он выходит за рамки идеи «образцовой демократии», принятой в мультимодельном ансамбле. Неограниченный мультимодельный ансамбль CMIP6 может переоценивать риски будущего потепления над Северной Америкой, но недооценивать риски над Азией.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00410-6