Предполагается, что Арктика увидит сезонные условия безо льда в течение двух-трёх десятилетий при сценариях с высокими выбросами. Однако время наступления первого безлёдного месяца остаётся неопределённым из-за широкого диапазона оценок чувствительности арктического климата к антропогенным воздействиям. Авторы предлагают перекалибровку реакции морского льда и ледникового щита Гренландии на изменение климата, основанную на выводах о том, что чувствительность арктической криосферы к атмосферной циркуляции в климатических моделях существенно отличается от наблюдаемой. В предположении, что чувствительность арктического климата в моделях, перекалиброванных на основе наблюдений, останется неизменной в ближайшие десятилетия, этот подход даёт задержку прогнозируемых сроков наступления первого сентября в Арктике, свободной ото льда, и повсеместного таяния Гренландии примерно на десятилетие по сравнению с неоткалиброванным ансамблем. Это указывает на важность учёта роли крупномасштабных атмосферных воздействий и изменений циркуляции в изменении климата Арктики.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01698-1

В докладе МГЭИК за 2021 г. было указано, что большинство исследований показывают тенденции к снижению глобального диапазона суточных температур с 1950-х годов, в основном в период с 1960 по 1980 гг. Этот вопрос вновь рассматривается здесь с использованием актуального набора данных in-situ Интегрированной базы данных Центра Хэдли, ограниченной строгими условиями выбора станции. Было обнаружено, что глобальный наблюдаемый тренд диапазона суточных температур изменился на противоположный в течение 1980–2021 гг., значительно увеличиваясь со скоростью 0,091 ± 0,008°C за десятилетие. В тренде преобладал более быстрый темп роста максимальной суточной температуры воздуха. Эта возрастающая тенденция, наблюдаемая за последние четыре десятилетия, не была полностью отражена в необработанных моделях CMIP6, поскольку модели лишь частично отражают пространственные закономерности. С учётом глобальных выходных данных CMIP6 и региональных наблюдений глобальный наземный диапазон суточных температур был затем оценен при возникающих ограничениях в 0,063 ± 0,012°C за десятилетие. Это вызывает обеспокоенность по поводу рисков увеличения диапазона суточных температур во всём мире и даёт новый взгляд на его глобальную оценку.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL103503

Гетеротрофное дыхание является в глобальном масштабе одним из крупнейших потоков CO₂ между поверхностью Земли и атмосферой и может увеличиться в будущем. Тем не менее, способность моделей системы Земля (МСЗ) воспроизвести этот поток никогда не оценивалась, что вызывает неопределённость в полученных оценках потока CO₂. В этом исследовании авторы объединяют недавно опубликованные данные наблюдений по гетеротрофному дыханию и оценки МСЗ, чтобы впервые оценить способность 13 МСЗ воспроизводить гетеротрофное дыхание. Только четыре из 13 протестированных моделей смогли воспроизвести общий поток гетеротрофного дыхания, но пространственный анализ подчеркнул важность компенсации смещения. Замечено, что среднее годовое количество осадков было наиболее важным фактором, объясняющим разницу между модельными результатами и продуктом гетеротрофного дыхания, полученным на основе наблюдений, с более высоким смещением между ними там, где количество осадков было высоким. С учётом этих результатов МСЗ следующего поколения должны сосредоточиться на улучшении реакции гетеротрофного дыхания на влажность почвы.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2023/egusphere-2023-922/

Атлантическая меридиональная термохалинная циркуляция (АМТЦ) резко изменилась во время ледниково-межледникового цикла. Одной из основных гипотез этих резких измененийявляется термохалинная нестабильность. Здесь рассматривается недавний прогресс в понимании термохалинной нестабильности как в наблюдениях, так и в моделировании. Имеющиеся косвенные данные, по-видимому, свидетельствуют в пользу термохалинной нестабильности как причины резких изменений климата в течение ледниково-дегляциального периода, потому что глубинная водная масса Северной Атлантики и АМТЦ, по-видимому, изменились до североатлантического климата. Тем не менее, наиболее полные модели общей циркуляции до сих пор, по-видимому, демонстрируют моностабильную АМТЦ, потому что (1) эти модели не смогли описать резкие изменения АМТЦ, если они не вызваны резким изменением внешнего воздействия, и (2) эти модели показали противоположную пресноводную конвергенцию по текущим наблюдениям. Это потенциальное «смещение» модели в отношении стабильности АМТЦ оставляет модельный прогноз её будущего изменения неопределённым.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/6/1011

Ансамблевое климатическое моделирование используется для оценки воздействия изменения климата на осадки и требует даунскейлинга в местном масштабе. Статистические методы даунскейлинга использовались для оценки суточных и месячных осадков по наблюдаемым и смоделированным данным. Даунскейлинг краткосрочных данных об осадках необходим для более точного прогнозирования экстремальных осадков и связанных с ними стихийных бедствий на региональном уровне. Авторы разработали и исследовали производительность метода даунскейлинга для имитации почасовых осадков климатической моделью. Этот метод был разработан для распознавания изменяющихся во времени систем осадков, которые могут быть представлены с тем же разрешением, что и численная модель. Уменьшение масштаба улучшило оценку пространственного распределения почасовой частоты осадков, среднемесячных значений и значений 99-го процентиля. Климатические изменения в количестве и частоте осадков были показаны почти во всех районах с использованием 50 средних по ансамблю оценок осадков, хотя естественная изменчивость была слишком велика для сравнения с наблюдениями. Изменения в осадках соответствовали моделированию. Таким образом, представленный метод даунскейлинга улучшил оценку климатических характеристик экстремальных осадков и более полно представил влияние местных факторов, таких как топография, которые было трудно оценить с помощью предыдущих методов.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-023-36489-3

Анализ наблюдаемых молярных долей газовых примесей в атмосфере для определения поверхностных источников и стоков химических веществ в значительной степени зависит от моделируемого атмосферного переноса. Транспортно-химические модели (TХM), используемые в оценках инверсии потоков, обычно настраиваются для максимально точного воспроизведения атмосферного переноса модели общей циркуляции (МОЦ). TХM обычно имеют двойное преимущество вычислительной эффективности и улучшенного сохранения трассеров по сравнению с их родительскими МОЦ, но они обычно упрощают представление важных процессов. Особенно это касается высокочастотных вертикальных движений, связанных с диффузией и конвекцией. Используя эксперименты с общим потоком, авторы количественно определяют важность параметризованных вертикальных процессов для объяснения систематических различий в переносе трассеров между двумя широко используемыми TХM. Обнаружено, что различия в смоделированном столбе среднего CO₂ сильно коррелируют с различиями в конвекции моделей. Параметризация диффузии более важна вблизи поверхности из-за её роли в представлении перемешивания планетарно-пограничного слоя. Соответственно, смоделированные приповерхностные измерения на месте в большей степени подвержены влиянию этого процесса, чем смоделированные средние значения всего столба. Как диффузионное, так и конвективное вертикальное перемешивание имеют тенденцию вентилировать нижние слои атмосферы, поэтому приповерхностные измерения могут ограничивать только суммарное вертикальное перемешивание, а не баланс между этими двумя процессами. Извлечение общего содержания CO₂ на основе дистанционного зондирования с его повышенной чувствительностью к конвекции может обеспечить новые важные ограничения на параметризованные вертикальные движения.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/6285/2023/

Запасы углерода в подводной многолетней мерзлоте ниже арктических шельфовых морей представляют собой крупную неизвестную часть глобального углеродного цикла. Авторы объединили численную модель осадконакопления и эволюции многолетней мерзлоты с упрощённым круговоротом углерода для оценки накопления и микробного разложения органического вещества на панарктическом шельфе за последние четыре ледниковых цикла. Они обнаружили, что многолетняя мерзлота арктического шельфа является глобально важным долговременным поглотителем углерода, в котором содержится 2822 (1518–4982) Пг органического углерода, что вдвое больше, чем в низинной многолетней мерзлоте. Несмотря на то, что в настоящее время происходит оттаивание, предшествующее микробное разложение и старение органического вещества ограничивают скорость разложения до уровня менее 48 (25–85) Тг органического углерода/год, сдерживая выбросы из-за оттаивания и предполагая, что большой запас углерода на шельфе многолетней мерзлоты в значительной степени нечувствителен к оттаиванию. Высказана настоятельная необходимость уменьшить неопределённость в скорости микробного разложения органического вещества в холодной и солёной подводной среде. Большие выбросы метана, скорее всего, происходят из более старых и более глубоких источников, чем из органического вещества в тающей многолетней мерзлоте.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-023-36471-z

Понимание влияния изменения климата на прошлые экстремальные погодные воздействия является жизненно важной исследовательской задачей. Однако последствия изменения климата не видны в наблюдаемых рядах данных о воздействии из-за быстрой эволюции социальных и экономических обстоятельств, в которых произошли события. Набор данных HANZE v2.0 (Исторический анализ стихийных бедствий в Европе), представленный в этом исследовании, даёт количественную оценку эволюции ключевых социально-экономических факторов в Европе с 1870 года, а именно землепользования, населения, экономической деятельности и активов. Он состоит из алгоритмов перераспределения базового (2011 г.) землепользования и численности населения для любого заданного года на основе большого набора исторических статистических данных на субнациональном и национальном уровнях, а затем детализации данных о производстве и материальных активах по секторам экономики на сетке с высоким разрешением. Наборы растровых данных, сгенерированные моделью, позволяют реконструировать отклик в пределах воздействия любого экстремального явления как во время его возникновения, так и в любое время между 1870 и 2020 годами. Это позволяет отделить последствия изменения климата от последствий изменения воздействия.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02282-0

Полярные экосистемы являются важнейшим хранилищем и источником климатически активных газов. В настоящее время в урбанизированных экосистемах криолитозоны нарушены естественные биогеохимические процессы круговорота органического вещества в системе почва-атмосфера. Урбанизированные экосистемы Арктики крайне малоизучены с точки зрения их функций в регуляции круговорота климатически активных газов. Особый интерес представляет роль городских почв и почвоподобных образований в депонировании и стабилизации органического вещества. Процентное содержание органического вещества в арктических городских почвах почти всегда определяется методом бихроматного окисления и подвержено крайней изменчивости (от десятых долей процента до более чем 90% в техногенных почвенных образованиях), но в среднем содержание углерода в поверхностных горизонтах почвы можно оценить в 5–7%. Поверхностные гумусово-аккумулятивные горизонты представлены разнообразием морфологических форм с содержанием органического вещества различного происхождения. В работе также акцентировано внимание на тех формах органического вещества, содержание которых крайне мало, но очень важно для биогеохимического функционирования почв – на полициклических ароматических углеводородах и компонентах нефтепродуктов, а также на лабильных формах органического вещества почв. Авторы рекомендуют проводить дальнейшие исследования системы органического вещества в урбанизированных районах, так как круговорот углерода и его потоки там сильно нарушены. Прогрессируют процессы урбанизации и индустриализации в Арктике, что может привести к радикальной трансформации углеродных экосистемных услуг.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/6/997

Турбулентность при ясном небе (ТЯН) опасна для воздушных судов и, по прогнозам, будет усиливаться в ответ на изменение климата в будущем. Однако понимание прошлых тенденций ТЯН в настоящее время ограничено, поскольку получено в основном из устаревших данных реанализов. Авторы анализируют глобальные тенденции ТЯН в период 1979 - 2020 гг. в наборе данных современного реанализа с использованием 21 диагностики. Найдены явные свидетельства значительного увеличения ТЯН в средних широтах на крейсерских высотах полёта самолётов. Например, в средней точке над Северной Атлантикой общая годовая продолжительность ТЯН лёгкой или большей степени увеличилась на 17% с 466,5 часов в 1979 г. до 546,8 часов в 2020 г., причём относительные изменения были ещё более значительными (увеличение на 37% с 70,0 до 96,1 часов для средней или большей ТЯН и на 55% с 17,7 до 27,4 часов для тяжёлой или большей ТЯН). Подобные увеличения также обнаруживаются над континентальной частью США. Это исследование представляет собой лучшее доказательство того, что ТЯН увеличилась за последние четыре десятилетия.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023GL103814