Эль-Ниньо - Южное колебание (ЭНЮК) оказывает глубокое влияние на погодные условия во всём мире, однако единого мнения относительно его реакции на глобальное потепление нет. Несколько модельных исследований обнаруживают усиление ЭНЮК в сценариях глобального потепления, в то время как другие предполагают его ослабление. Используя широкий спектр моделей из CMIP6 и четыре типа экспериментов по потеплению, авторы показывают, что большинство моделей предсказывают усиление ЭНЮК к концу века в экспериментах Shared Social Pathway (SSP). и в идеализированных 1pctCO₂ и 4xCO₂ экспериментах. Однако несколько моделей предсказывают отсутствие изменений или ослабление ЭНЮК, особенно в идеализированных экспериментах. Важно отметить, что самое сильное воздействие (внезапное — 4xCO₂) не вызывает самой сильной реакции ЭНЮК, в то время как различия между моделями намного больше, чем между сценариями потепления. Для долговременного отклика (более 1000 лет) модели расходятся даже по знаку изменения. Кроме того, изменения изменчивости температуры поверхности моря (ТПМ) при ЭНЮК лишь незначительно коррелируют с изменением среднего состояния тропической части Тихого океана. Наивысшая корреляция для амплитуды ТПМ ЭНЮК обнаружена со средним зональным градиентом ТПМ в эксперименте SSP5-8.5 (R = − 0,58). Напротив, изменения в изменчивости осадков ЭНЮК хорошо коррелируют с изменениями в среднем состоянии, а также с изменениями в изменчивости ТПМ ЭНЮК. При оценке индекса стабильности Бьёркнеса для подмножества моделей обнаружено, что он не является надёжным предиктором усиления ЭНЮК, поскольку этот индекс имеет тенденцию предсказывать большую стабильность при потеплении. Авторы утверждают, что повышенная стабильность ЭНЮК компенсируется увеличением атмосферного шума и/или потенциальными нелинейными эффектами. Однако надёжный межмодельный механизм, который мог бы объяснить более сильное ЭНЮК, смоделированное с глобальным потеплением, всё ещё отсутствует. Поэтому следует проявлять осторожность при рассмотрении изменений ЭНЮК на основе единичной модели или сценария потепления.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-023-06856-x

Опубликован совместный доклад Международного бюро мер и весов и ВМО «Метрология для действий в области климата»: 

Смешанные жаркие и засушливые явления могут нанести значительный ущерб и подтолкнуть социально-экономические системы к переломным моментам, подавляя способность природных и антропогенных систем справляться с комбинированными факторами стресса. По мере того, как изменение климата продолжает изменять характер угроз, последствия этих событий будут ещё больше усугубляться изменениями в подверженности и уязвимости. Однако будущий риск этих событий и роль этих компонентов остаются плохо изученными. Используя мультимодельный ансамбль, авторы обнаружили, что к концу XXI века дополнительные 0,7–1,7 миллиарда человек во всём мире будут подвергаться усиленным сложным явлениям, в зависимости от сценариев. Кроме того, по прогнозам, воздействие этих явлений на пахотные земли увеличится на 2–5,7 млн км². Эти результаты также показывают, что в странах со слабым управлением риск сложных событий возрастёт в два раза больше, чем в странах с хорошим управлением. Тем самым подчёркивается важность эффективного управления для смягчения и управления растущими рисками сложных явлений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00401-7

Влияние ассимиляции толщины арктического морского льда (ТАМЛ), полученной со спутников, на климатологию моделирования сплочённости морского льда (СМЛ) в CICE5 (Community Ice CodE version 5.1.2) исследуется с использованием системы усвоения данных, основанной на оптимальной интерполяции ансамбля. Система усвоения спутниковых данных SIT CryoSat-2 and SMOS за 2011–2019 гг. значительно снижает климатологическую погрешность ТАМЛ и СМЛ как в периоды таяния морского льда, так и в вегетационные периоды. Кроме того, реакция СМЛ на изменение ТАМЛ сильно зависит от времени года и географического положения. Увеличение ТАМЛ во внутренней ледовой зоне связано с системой усвоения данных во время бореальной зимы, когда возможно наблюдение с помощью ТАМЛ; таяние льда в течение последующих сезонов ослабляется, увеличивая СМЛ в течение бореального лета, уменьшая одновременно её погрешность. В краевых ледовых зонах положительное смещение ТАМЛ, показанное в контрольном моделировании, значительно снижается с помощью системы усвоения данных, что уменьшает положительное смещение СМЛ. Идеализированные эксперименты по снижению ТАМЛ показывают, что усиленный процесс таяния донного льда играет решающую роль в снижении СМЛ; предписанное сокращение ТАМЛ увеличивает солёность ледяной массы из-за слабого гравитационного дренирования рассола и повышает температуру ледяной массы вследствие уменьшения альбедо морского льда. Увеличение солёности и температуры льда способствует уменьшению энтальпии льда, ускоряя процесс придонного таяния, что приводит к уменьшению СМЛ.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00402-6

Снег играет важную роль в Арктике как граница между морским льдом и атмосферой. Оптические свойства, теплопроводность и распределение массы имеют решающее значение для понимания энергетического баланса и распределения массы сложной системы арктического морского льда. Проводя измерения с октября 2019 г. по сентябрь 2020 г. в рамках экспедиции Многопрофильной дрейфующей обсерватории для изучения арктического климата (MOSAiC), авторы получили набор данных, отражающий годовую эволюцию физических свойств снежного покрова и поверхностного рассеивающего слоя, пористого поверхностного слоя арктического морского льда, формирующегося за счёт преимущественного таяния на границах ледяных зёрен. Набор данных включает измерения снега во время MOSAiC: профили глубины, плотности, температуры, водного эквивалента снега, сопротивления проникновению, стабильного изотопа воды, солёности и образцов микрокомпьютерной томографии. Большинство снежных ям еженедельно посещались и измерялись, чтобы зафиксировать временную эволюцию физических свойств снега. Скомпилированный набор данных включает 576 снежных ям и описывает состояние снега во время экспедиции MOSAiC.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02273-1

Известно, что экстремальные конвективные явления Эль-Ниньо (ЭКЯЭ), характеризующиеся сильными конвективными проявлениями в восточной части Тихого океана, имеют прямую связь с аномальными климатическими условиями во всём мире, и сообщалось, что они будут происходить чаще при парниковом потеплении. Здесь, используя набор ансамблевых экспериментов с увеличением и уменьшением концентрации CO₂, авторы показывают, что частота и максимальная интенсивность ЭКЯЭ ещё больше увеличиваются в период замедления по сравнению с периодом нарастания. Эти изменения ЭКЯЭ связаны со смещением к югу зоны внутритропической конвергенции и усилением нелинейной реакции осадков на изменение температуры поверхности моря в период спада. Возрастающая частота ЭКЯЭ оказывает существенное влияние на региональные аномальные явления и вносит значительный вклад в среднерегиональные климатические изменения воздействия CO₂.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh2412

Стабильности антарктического шельфового ледника угрожает таяние поверхности, которое было причастно к нескольким событиям его обрушения за последние десятилетия. Авторы сначала анализируют кумулятивное число дней состояния мокрого снега/льда («дни таяния») для сезонов таяния с 1980 по 2021 гг. над шельфовыми ледниками Антарктиды с использованием пассивных и активных микроволновых спутниковых наблюдений. Поскольку эти наблюдения не показывают объёмы талой воды напрямую, авторы рассчитывают их, используя основанную на физике модель многослойного снега SNOWPACK, управляемую глобальной моделью реанализа климата Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications Version 2. Обнаружена сильная нелинейная зависимость между днями таяния и объёмом производства талой воды. Расчёт дней таяния моделью SNOWPACK согласуется с наблюдениями как за совокупным числом дней, так и за пространственной и межгодовой изменчивостью. Самая высокая скорость таяния наблюдается на шельфовых ледниках полуострова, особенно в южное лето 1992/1993 и 1994/1995 гг. Для всех шельфовых ледников SNOWPACK вычисляет небольшую, но значительную тенденцию к уменьшению числа дней таяния в год и объёма производства талой воды за 41 год.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL102744

На орошение приходится около 70% глобального забора пресной воды и около 90% её безвозвратного использования, что приводит к бесчисленным воздействиям на систему Земля. В этом обзоре авторы обобщают, как ирригация в настоящее время влияет на ключевые компоненты системы Земля. Оценки показывают, что имеется более 3,6 миллионов км² в настоящее время орошаемых земель с горячими точками в интенсивно возделываемых Высоких равнинах США, Центральной долине Калифорнии, Индо-Гангском бассейне и северном Китае. Согласно моделям, каждый год во всём мире забирается примерно 2 700 ± 540 км³ воды для орошения, что в целом соответствует значениям, сообщаемым странами, несмотря на то, что эти оценки содержат существенные неопределённости. Экспансивное орошение изменило поверхностный энергетический баланс и биогеохимический цикл. Переход от потоков явного тепла к потокам скрытого тепла и возникающие в результате обратные связи между сушей и атмосферой обычно снижают температуру поверхности в региональном вегетационном периоде на ~ 1–3°C. Орошение может смягчить экстремальные температуры в некоторых регионах, но, наоборот, усугубляет влажностный тепловой стресс. Смоделированные реакции на осадки более разнообразны: в некоторых регионах с интенсивным земледелием наблюдается подавление местных осадков, но увеличение осадков вниз по течению из-за взаимодействия атмосферной циркуляции. Кроме того, орошение может увеличить поглощение углерода пахотными землями; однако оно также может способствовать увеличению потоков метана в рисовых системах и усилению азотной нагрузки на грунтовые воды. Междисциплинарные комплексные исследования могут способствовать лучшему пониманию этих взаимодействий ирригации и системы Земля, а также выявлению и уменьшению неопределённостей, предубеждений и ограничений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-023-00438-5

Транспортно-химические модели атмосферы широко применялись в прогнозах аэрозолей в последние десятилетия, в то время как они сталкиваются с проблемами, связанными с неопределённостями в интенсивности выбросов, метеорологическими данными и чрезмерно упрощёнными химическими параметрами. Авторы разработали пространственно-временную структуру глубокого обучения, названную PPN (сеть прогнозирования загрязнения для PM_2,5), для точного и эффективного прогнозирования региональных концентраций PM_2,5. Она имеет архитектуру кодер-декодер и сочетает в себе предыдущие наблюдения PM_2,5 и численный прогноз погоды. Кроме того, модель предлагает взвешенную функцию потерь для повышения эффективности прогнозирования экстремальных явлений. Она была применена для прогнозирования трёхдневных концентраций PM_2,5 в районе Пекин-Тяньцзинь-Хэбэй в Китае на трёхчасовой основе. В целом модель показала хорошие результаты со значениями коэффициента детерминации R² и корня квадратного из среднеквадратичной ошибки RMSE 0,7 и 17,7 мкг м^-3 соответственно. Она может зафиксировать высокую концентрацию PM_2,5 на юге и относительно низкую концентрацию на севере и продемонстрировать лучшую производительность в течение следующих 24 часов. Использование взвешенной функции потерь снизило уровень «недооценки высоких значений, завышения низких значений», в то время как включение предыдущих наблюдений PM_2,5 в фазу кодирования улучшило точность прогнозирования в течение 24 часов. Авторы также сравнили свои результаты с результатом современной численной модели (WRF-Chem с усвоением данных о загрязняющих веществах). Временные R² и RMSE из WRF-Chem составляли 0,30-0,77 и 19-45 мкг м^-3, в то время как в модели PPN они были 0,42-0,84 и 15-42 мкг м^-3. Предлагаемая модель демонстрирует большие возможности в области прогнозирования аэрозолей и представляет собой эффективный и точный инструмент для раннего предупреждения и управления региональными случаями загрязнения.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00397-0

Атлантический Ниньо — это основной тропический режим межгодовой климатической изменчивости температуры поверхности моря, наблюдаемый в течение бореального лета и имеющий много общего с тропическим Тихоокеанским Эль-Ниньо. Хотя тропическая Атлантика является важным источником выбросов CO₂ в атмосферу, влияние атлантического Ниньо на обмен CO₂ между морем и воздухом изучено недостаточно. Авторы показывают, что атлантический Ниньо усиливает (ослабляет) дегазацию СО₂ в центральной (западной) тропической Атлантике. В западном бассейне вызванные пресной водой изменения поверхностной солёности, значительно модулирующие парциальное давление CO₂ на поверхности океана (pCO₂), являются основной движущей силой наблюдаемых изменений потока CO₂. Напротив, в аномалиях pCO₂ в центральном бассейне преобладает изменение растворимости, вызванное температурой поверхности моря. Этот многовариантный механизм аномалии pCO₂ заметно отличается от тихоокеанского, где реакция преимущественно контролируется вызванными апвеллингом аномалиями растворённого неорганического углерода. Контрастное поведение характеризуется высокой буферной способностью СО₂ в Атлантике, где подповерхностная водная масса имеет более высокую щёлочность, чем в Тихом океане.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-38718-9