Облака сильно модулируют энергетический баланс верхних слоёв атмосферы и являются основным источником неопределённости в прогнозах климата. Анализ «факторов контроля облаков» (ФКО) выявляет взаимосвязь между крупномасштабными метеорологическими факторами и радиационными аномалиями облаков, которые можно использовать для ограничения облачной обратной связи. Однако выбор метеорологических ФКО имеет решающее значение для значимого ограничения. Несмотря на то, что существует богатая литература, исследующая идеальные настройки ФКО для облаков нижнего яруса, аналогичных исследований, явно нацеленных на высокие облака, не хватает. Авторы использовали гребневую регрессию для систематической оценки добавления пяти кандидатов к ранее установленным основным ФКО в больших пространственных областях для прогнозирования длинноволновых радиационных аномалий в высоких облаках: статическая стабильность верхней тропосферы (S_UT), подоблачная влажная статическая энергия, конвективная доступная потенциальная энергия, торможение конвекции и сдвиг ветра в верхней тропосфере. Все комбинации проверенных ФКО хорошо прогнозируют историческую, ежемесячную изменчивость для большинства мест в масштабах ячеек сетки. Различия между конфигурациями для прогнозирования глобально агрегированных радиационных аномалий более выражены, причём конфигурации, включающие S_UT, превосходят другие. Показано, что для прогнозирования локальных исторических аномалий размер пространственной области более важен, чем выбор ФКО, обнаруживая важное несоответствие между оптимальными размерами областей для локальных и глобально агрегированных радиационных аномалий. Наконец, авторы научно интерпретируют коэффициенты гребневой регрессии, где показывают, что S_UT фиксирует физические факторы известных обратных связей с высокой облачностью, и, таким образом, делают вывод, что включение S_UT в рамки ограничений наблюдений может уменьшить неопределённость, связанную с изменениями количества наковален облаков в зависимости от изменения климата. Поэтому они выделяют S_UT как важный ФКО для высоких облаков и обратной связи с длинноволновыми облаками.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2024-226/

Ожидается, что зимы с температурами выше средних увеличат выбросы CO₂ из дыхательных путей и тем самым ослабят ежегодный суммарный сток углерода на суше. Используя данные содержания атмосферного CO₂ за 2010–2021 гг., полученные Обсерваторией высотной башни Зотино (ZOTTO), расположенной в координатах 60°48′ с.ш. и 89°21′ в.д., в этом исследовании анализируются межгодовые изменения во времени и интенсивности периодов поглощения и выброса углерода (CUP и CRP соответственно) над Центральной Сибирью. Авторы дополняют свой анализ мольной доли CO₂ результатами атмосферной инверсии, чтобы отделить эффекты метеорологической изменчивости от реакции экосистемы на изменчивость климата в региональном масштабе. Согласно данным наблюдений, продолжительность и амплитуда CRP значительно увеличились в период с 2010 по 2021 год. Аналогично, продолжительность и амплитуда CUP показали положительную, но более слабую тенденцию с 2010 года, что позволяет предположить, что увеличение выбросов CO₂ в холодные месяцы компенсирует поглощение в течение вегетационного периода. Это говорит о том, что в период 2010–2021 гг. потепление климата не привело к увеличению годового суммарного поглощения CO₂, несмотря на увеличение поглощения в вегетационный период, поскольку дыхание в холодное время года также увеличилось из-за потепления. Анализ наблюдений также показал влияние двух экстремальных явлений: лесного пожара 2012 года и волны тепла 2020 года. Однако анализ суммарного потока экосистемного обмена, полученного с помощью инверсии, для региона ZOTTO не выявил этих тенденций или экстремальных явлений. Таким образом, хотя данные ZOTTO содержат существенную информацию о величине углеродного баланса Сибири (без данных с дополнительных станций), авторы не смогли объяснить явный вклад экосистем в регионе влияния ZOTTO в наблюдаемые тенденции и экстремальные явления.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2024/egusphere-2023-2573/

Новое исследование показывает, что модели системы Земли недооценивают влияние низкого уровня влажности на способность растений обмениваться углеродом, водой и энергией с атмосферой.
Растения поглощают углекислый газ и выделяют водяной пар через устьица или поры листьев. В условиях засухи растения закрывают эти поры, чтобы сохранить влагу, и это также снижает поглощение ими углекислого газа.
Модели системы Земли — это компьютерное моделирование, используемое для сбора информации о сложных взаимодействиях между атмосферой Земли, сушей, океанами, льдом и живыми организмами. Они могут быть ценным инструментом для прогнозирования последствий изменения климата.
Однако в новом исследовании Green et al. сообщают, что современные модели могут давать неточные прогнозы климата из-за недооценки того, как наличие влаги влияет на устьичную проводимость или то, как растения обмениваются углеродом, водой и энергией с атмосферой.
Исследователи использовали комбинацию информации о температуре наземного и приземного воздуха, полученной со спутников, а также основанные на наблюдениях данные реанализа для оценки глобальной проводимости полога или суммы всей устьичной проводимости листьев в пологе. Затем они использовали эту информацию для оценки эффективности модели системы Земли.
Их результаты показали, что модели системы Земли недооценивают реакцию проводимости полога на изменения доступности влаги примерно на 33%, а в некоторых случаях до 50%. Это особенно актуально в полузасушливых и субгумидных регионах, таких как саванны, пахотные земли и луга, где температура колеблется от 5°C до 25°C.
Эта недооценка происходит потому, что модели не обеспечивают адекватного снижения проводимости полога по мере изменения уровня влажности почвы. Поскольку проводимость полога играет важную роль в движении углерода, энергии и воды в атмосфере, её искажение может привести к значительным ошибкам в прогнозах климата во время засух. (AGU Advances, https://doi.org/10.1029/2023AV001026, 2024 г.)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/climate-models-often-miss-how-plants-respond-to-drought

Изучается историческое моделирование соответствующих компонентов арктического энергетического и водного баланса для 39 моделей проекта CMIP6, которые проверяются на базе оценок, основанных на наблюдениях. Рассматриваются смоделированные сезонные циклы, долгосрочные средние значения и тенденции бокового переноса и скорости сохранения в атмосфере и океане, а также вертикальные потоки в верхних слоях атмосферы и на поверхности. Обнаружены большие разбросы между результатами разных моделей и систематические отклонения в представлении годовых циклов и долгосрочных средних значений. Потоки поверхностной пресной воды, связанные с осадками и испарением, а также стоком с арктических территорий, как правило, переоцениваются большинством моделей CMIP6, и результаты около двух третей проанализированных моделей имеют раннюю временную погрешность на один месяц в фазе цикла стока, связанную с ранним таянием снега и отсутствием реалистичных схем маршрутизации рек. Кроме того, обнаружены большие отклонения в переносе океанических объёмов воды, отчасти потому, что данные, необходимые для точных расчётов океанического переноса, не были заархивированы. Погрешности также присутствуют в моделируемых компонентах энергетического бюджета. Суммарный вертикальный поток энергии из океана на поверхности Арктики, а также океанический перенос тепла к полюсу систематически недооцениваются всеми моделями. Обнаружена сильная антикорреляция между средним переносом тепла в океане и средним уровнем морского ледяного покрова, переносом тепла в атмосфере, а также долгосрочными темпами потепления океана. Последнее убедительно свидетельствует о том, что точное описание среднего состояния является предпосылкой для реалистичных прогнозов будущего потепления Арктики. Эта диагностика также предоставляет полезные показатели на основе процессов для выбора модели и ограничения прогнозов.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-024-07105-5

Шестая сессия Ассамблеи ООН по окружающей среде (ЮНЕА 6) пройдет с 26 февраля по 1 марта 2024 года в штаб-квартире Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) в Найроби (Кения). ЮНЕА 6 сосредоточит свое внимание на том, как многосторонность поможет справиться с тройным планетарным кризисом изменения климата, утраты природной среды и биоразнообразия, а также загрязнением окружающей среды и отходами.

Ссылка: https://www.unep.org/environmentassembly/ru/unea6?%2Funea-6=&%2Funea6=

Учёт осадков необходим для моделирования гидрологического стока, но нехватка данных в некоторых регионах ограничивает объём наземных наблюдений. Спутниковые продукты осадков и продукты реанализа осадков высокого разрешения предоставляют альтернативные источники данных. В этом исследовании точность восьми спутниковых продуктов осадков и продуктов реанализа осадков оценивается для моделирования речного стока с использованием гидрологических моделей HBV и SWAT в двух полузасушливых речных бассейнах на юго-востоке Ирана. В исследовании эти продукты сравнивались с наборами данных дождемеров с использованием статистических индексов и индексов непредвиденных обстоятельств. ERA5 и NOAA CPC лучше всего справляются с регистрацией ежедневных осадков для обоих речных бассейнов, имея более высокие корреляции, меньшую среднеквадратичную ошибку и лучшую способность идентифицировать дожди. GPM и CHIRPS имеют лучшие показатели общей средней ошибки и процентного отклонения PBIAS для обоих бассейнов. В месячном масштабе ERA5 и GPM демонстрируют наилучшее согласие с набором данных дождемеров в двух бассейнах. Способность продуктов реанализа осадков точно улавливать суточный сток демонстрирует их потенциал в качестве источника осадков для подпитки гидрологических моделей. Наибольшая эффективность моделирования речного стока достигается при объединении реанализа ERA5 и модели HBV. Однако CMORPH работал плохо, создавая неудовлетворительное моделирование стока из-за высокого PBIAS и низкой эффективности Нэша-Сатклиффа NSE. Коррекция смещения спутниковых данных об осадках повысила точность моделирования речного стока, но даже с этой коррекцией спутниковые данные об осадках по-прежнему приводили к более низкой точности, чем входные данные дождемеров. Результаты принесут пользу разработчикам, пользователям и сообществу гидрологического моделирования в регионах с недостаточным объёмом данных.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-023-07078-x

Под влиянием потепления климата абсолютный уровень моря в Балтийском море повысится, подобно тому, как это происходит в Мировом океане. Что касается экстремального уровня моря, то есть признаки того, что он будет повышаться даже быстрее, чем средний уровень, но эта тема до сих пор остаётся спорной, и существующие исследования указывают на разные направления. Авторы проанализировали ансамбль региональных климатических моделей Балтийского моря на предмет будущих изменений его уровня. Обнаружено, что скорость изменений в зависимости от высокого и среднего уровня моря различается: согласно прогнозам, в восточной части Балтийского моря 99-й процентиль уровня моря будет повышаться быстрее, чем средний уровень. В юго-западной части ситуация была противоположной. Таким образом, произведённое моделирование предсказывает изменение не только среднего уровня моря, но и его распределения. Эта закономерность была почти одинаковой между отдельными участниками ансамбля. Авторы исследовали 99-й процентиль как показатель экстремальных уровней моря, поскольку их частично стохастический характер ограничивает возможности прогнозирования использованного ансамбля из 20 членов. Эти результаты показывают, что адаптация береговой защиты только к среднему изменению уровня моря может быть недостаточной на региональном уровне.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-023-07094-x

Сентябрь 2023 года стал самым тёплым сентябрём за всю историю наблюдений в мире с рекордной разницей в 0,5°C. Здесь показано, что такой рекордный скачок является чрезвычайно редким событием в последнем поколении климатических моделей, поэтому маловероятно (p ~ 1%), что внутренняя изменчивость климата в сочетании с устойчивым увеличением воздействия парниковых газов могла бы объяснить это. Эти результаты требуют дальнейшего анализа воздействия других внешних факторов на глобальный климат в 2023 году.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00582-9

Изменение климата сопровождается постоянным повышением температуры в Арктическом регионе, что, как следствие, приводит к эскалации темпов истощения арктических льдов. Эти изменения имеют глубокие последствия для судоходства по арктическому Северному морскому пути (СМП). Однако доступ к СМП ограничен определёнными временными интервалами, когда толщина морского льда достигает порога, позволяющего безопасный проход судов. В этом исследовании используются модели изменения климата и система индексации рисков оценки полярных эксплуатационных пределов для изучения возможности навигации различных типов судов по СМП в течение 2030, 2040 и 2050 годов в соответствии со сценариями SSP2-4.5 и SSP5-8.5. В контексте этих двух сценариев были проанализированы различные категории судов. Результаты указывают на значительные различия в мореходных качествах судов разных категорий в зависимости от сценариев и лет. В целом полярные суда демонстрируют более высокий навигационный потенциал на протяжении большей части года, тогда как прогулочные суда ограничены определёнными периодами. Эти выводы имеют важное значение для будущего судоходства по СМП. Поскольку арктические льды продолжают таять, ожидается, что СМП станет более доступным для судов, хотя навигационная доступность по-прежнему будет зависеть от категории судна и сезонных факторов.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-024-53308-5

Редкие случаи осадков с периодами повторяемости от нескольких десятилетий до сотен лет наносят особый ущерб природным и общественным системам. Однако прогнозы таких редких, разрушительных осадков в будущем климате подвержены значительным различиям между моделями. Авторы показывают, что значительная часть этих различий может быть отнесена к неопределённости прогнозов потепления и может быть значительно уменьшена, если использовать наблюдаемое в последние десятилетия потепление в качестве ограничения, реализуемого либо путём прямого ограничения прогнозов наблюдаемым потеплением, либо путём обусловления на основе ограниченных прогнозов потепления, подтверждённых обширной перекрестной проверкой на основе моделей. Температурное ограничение снижает более чем на 40% вызванную потеплением неопределённость в прогнозируемом усилении будущих редких ежедневных осадков для климата, который в большинстве регионов на 2°C теплее, чем доиндустриальный. Такое снижение неопределённости вместе с проверкой надёжности прогнозов должно позволить более уверенно планировать адаптацию на региональном уровне.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL105605