Атмосферные реки играют важную роль в глобальном водном цикле, но прогнозирование их будущих изменений остаётся неопределённым из-за различий между модельными представлениями и методами обнаружения. Используя модель системы Земли со сверхвысоким разрешением и новый алгоритм обнаружения, основанный на извлечении геометрической формы, авторы количественно оценивают глобальные изменения в атмосферных реках и связанные с ними явления осадков в ответ на удвоение и учетверение концентрации CO₂ в атмосфере. Обнаружено, что, по прогнозам, атмосферные реки станут более частыми и с большей вероятностью будут связаны с экстремальными осадками, увеличивая их вклад в среднее глобальное количество осадков. Хотя перенос водяного пара внутри этих структур соответствует масштабу Клаузиуса-Клапейрона, изменения максимальной интенсивности осадков напоминают другие насыщенные атмосферные среды, такие как ядра тропических циклонов. Увеличение амплитуды атмосферных рек и связанное с этим увеличение среднего и экстремального количества осадков имеют важные последствия для будущей политики управления водными ресурсами и адаптации.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-023-00963-7

Приземное потепление в Арктике происходит гораздо быстрее, чем в глобальном масштабе. Тем не менее, это арктическое усиление происходит со скоростью, зависящей от сезона, выбора модели и воздействия. Настоящее исследование направлено на использование температурных наблюдений и реанализа для ограничения прогнозов арктического климата в период с ноября по март. Результаты показывают, что наблюдаемое недавно четырёхкратное потепление не полностью связано с антропогенным влиянием и будет уменьшаться с увеличением радиационного воздействия. Наблюдения за глобальной и региональной температурой приводят к дополнительным ограничениям на прогнозы. Когда арктическое усиление определяется как дополнительное полярное потепление по сравнению с глобальным, неопределённости модельных оценок уменьшаются на 30% после ограничения. Аналогичные результаты получены для прогнозируемых изменений площади морского льда в Арктике (40%) и при использовании наблюдений за концентрацией морского льда и полярной температурой для ограничения прогнозируемого полярного потепления (37%), тем самым подтверждая ключевую роль морского льда как положительной, но зависящей от модели обратной связи с поверхностью.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-023-00949-5

Изменения растительности оказывают широкое влияние на региональный климат, баланс углерода, круговорот воды и продуктивность экосистем. Поэтому дальнейшее знание причин будущих изменений растительности имеет решающее значение для смягчения влияния глобального потепления. Эль-Ниньо-Южное колебание (ЭНЮК) является основным режимом межгодовой изменчивости климата и, вероятно, повлияет на растительность в глобальном масштабе. Тем не менее, мало что известно о причинах воздействия ЭНЮК на будущий растительный покров с изменениями в землепользовании и потеплением окружающей среды. Авторы исследовали связи между ЭНЮК и растительностью, используя данные индекса площади листьев (LAI) за период 2015–2100 гг., полученные в рамках CMIP6. Результаты показывают, что по сравнению с историческим периодом 1915–2000 гг. площади растительности, находящиеся под влиянием ЭНЮК, вырастут примерно на 55,2% и 20,7% в XXI веке по сценариям SSP2-4,5 и SSP5-8,5 соответственно. Хотя неопределённость в отношении причинно-следственной связи между ЭНЮК и изменениями растительности остаётся в нескольких регионах (т.е. в некоторых регионах Северной Америки, южной Австралии и Западной Азии), сигнатура ЭНЮК в вариациях LAI устойчива в северной Австралии, Амазонии и некоторых частях Юго-Восточной Азии. Эти результаты показывают, что влияние ЭНЮК на глобальную растительность может усилиться в будущем.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-023-41590-8

Сохранение лесов играет центральную роль в достижении национальных и международных целей в области биоразнообразия и климата. Биоразнообразие и количество углерода в лесах часто оцениваются с помощью моделей, что вносит неопределённость в процесс принятия решений о том, какие леса следует защищать. Авторы исследуют, как неопределённости в оценках лесных переменных влияют на моделируемое биоразнообразие и структуру углерода, и как это, в свою очередь, приводит к изменчивости в выборе новых охраняемых территорий. Обнаружено, что как биоразнообразие, так и структура углерода чувствительны к изменениям характеристик леса. Неопределённость в отношении объектов, которые были редкими и/или имели несовпадающее распределение с другими объектами, привела к наибольшему разнообразию в планах сохранения. Наиболее критическая неопределённость данных также зависела от того, какая часть ландшафта находится под защитой. Леса с наивысшей природоохранной ценностью были более устойчивы к неопределённостям данных, чем леса с меньшей природоохранной ценностью. Выявление критических источников неопределённости модели помогает эффективно уменьшить ошибки в решениях по сохранению.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s13280-023-01908-2

Изменчивость ветра влияет на скорость сокращения площади морского льда в Арктике

Сокращение площади морского льда в Арктике вызвано глобальным потеплением и ускоряется региональными обратными связями, возникающими в результате изменений в поглощении и отражении тепла льдом и снегом (альбедо), наряду с другими процессами. С большой долей уверенности ожидается, что к концу столетия арктический морской лёд исчезнет летом, хотя, вероятно, это произойдет раньше (1). Уменьшение площади морского льда в Арктике ещё больше увеличивает темпы глобального потепления, поскольку уменьшение альбедо означает, что Земля поглощает больше тепла. Изменения площади морского льда в Арктике сами по себе вызывают беспокойство, но отдалённые атмосферные и океанические связи также вызывают изменения в погоде, климате и экстремальные явления в более низких широтах (2). На странице 972 этого номера Поляков и др. (3) показывают, что среднесрочная изменчивость региональной атмосферной циркуляции может контролировать десятилетние изменения в скорости сокращения площади морского льда.

¹ Intergovernmental Panel on Climate Change, Climate Change 2021: The Physical Science Basis (Cambridge Univ. Press, 2021).
² J.A. Screen et al., Nat. Geosci. 11, 155 (2018).
³ I.V. Polyakov et al., Science 381, 972 (2023).

Ссылка: https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adj8469

Усиление тёплых, солёных субарктических притоков приводит к атлантификации высоких широт, ослабляющей океаническую стратификацию, усиливает потоки тепла и сокращает площадь морского льда. Авторы показывают, что атмосферный арктический диполь, связанный с антициклоническими ветрами над Северной Америкой и циклоническими ветрами над Евразией, модулирует притоки из Северной Атлантики через северные моря. Чередование фаз арктического диполя создаёт «механизм переключения». В период с 2007 по 2021 гг. этот механизм переключения ослабил приток на север и увеличил экспорт морского льда через пролив Фрама, а также увеличил приток по всему Баренцеву морю. Способствуя усилению циркуляции Северного Ледовитого океана, переносу пресной воды в американо-азиатский бассейн, усилению стратификации и снижению океанических потоков тепла там после 2007 года, положительная фаза арктического диполя способствовала замедлению таяния морского льда. Переход к отрицательной фазе арктического диполя может ускорить сокращение площади морского льда в Арктике, что приведёт к дальнейшему изменению арктической климатической системы.

Ссылка: https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adh5158

Беспрецедентная волна тепла обрушилась на Восточную Антарктиду в марте 2022 года, достигнув пика на 39°C выше климатического уровня, что стало крупнейшей температурной аномалией, когда-либо зарегистрированной в мире. Авторы исследуют причины этой волны тепла, влияние изменения климата и способность климатической модели отражать такое событие. Волна тепла, которая была умело спрогнозирована, возникла в результате весьма аномальной крупномасштабной циркуляции, которая за четыре дня перенесла австралийскую воздушную массу в Восточную Антарктиду и вызвала рекордные атмосферные потоки тепла. Аномалии температуры поверхности моря в Южном океане оказали минимальное влияние на амплитуду тепловой волны. Расчёты на основе климатической модели не позволяют смоделировать такую большую температурную аномалию, в основном из-за погрешностей в её крупномасштабной изменчивости циркуляции, что намечает путь для будущего улучшения моделирования экстремальных волн тепла. Из-за изменения климата волна тепла стала на 2°C теплее, а волны тепла в конце XXI века могут стать ещё на 5–6°C теплее, что повышает вероятность того, что температура будет близка к таянию во внутренних районах Восточной Антарктиды. 
 

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL104910  

Надёжные статистические данные об антропогенных выбросах CO₂ имеют основополагающее значение для исследований углеродного цикла и изменения климата. Спутниковые наблюдения предлагают потенциально объективную и эффективную альтернативу нынешнему механизму самоотчётов. Однако текущие спутниковые проекты предоставляют только данные о среднем по столбу количестве CO₂ (XCO₂). В данной статье предлагается метод прямой оценки, основанный на полученном со спутников количестве CO₂, который отличается от традиционных подходов «сверху вниз», обычно использующих данные спутниковых наблюдений в качестве индикатора для дезагрегирования статистики потребления. Здесь ежемесячные выбросы CO₂ с 2010 по 2019 гг. оцениваются в глобальном масштабе с использованием данных CO₂, полученных со спутника, предназначенного для наблюдения за парниковыми газами. Географически и временно взвешенная регрессионная модель принята для учёта локальной пространственной и временной изменчивости. В процесс оценки включены расширенные данные XCO₂, а также локальные скорость ветра, вертикальная скорость, температура воздуха, концентрация водяного пара и выбросы при пожаре. Результаты проверки недавно полученных выбросов CO₂ полностью согласуются с данными Реестра данных открытого источника для антропогенных данных CO₂ (R² = 0,929). Такая высокая глобальная согласованность демонстрирует большой потенциал прямой оценки спутниковых данных с улучшенной частотой и более широким диапазоном покрытия.

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2023/egusphere-2023-1347/

Вулканическое воздействие, основной естественный источник изменчивости климата, представляет собой проблему для современного моделирования климата из-за непредсказуемости и специфичности отдельных извержений, а также из-за сложности процессов, связывающих извержение с реакцией климата. Вулканическое воздействие в значительной степени недостаточно отражено в имеющихся климатических прогнозах на будущее, что является критической проблемой. Исследование Ман Мэй Чима и его коллег (Chim et al., 2023, https://doi.org/10.1029/2023GL103743) решает эту известную трудную проблему и показывает, как в будущем с более тёплым климатом климатически значимая вулканическая активность может оказаться сильнее, чем считается сейчас, увеличивая неопределённость климатических прогнозов. Исследование иллюстрирует глубокие последствия неточностей в упрощённых климатических сценариях и мотивирует новые исследования изменчивости климата, вызванной вулканами. Это также вызывает некоторые мысли по поводу информирования о неопределённости климата.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL105482

Сложная волна тепла (CompoundHW) привлекла широкое внимание из-за продолжительной сильной жары как в дневное, так и ночное время во время её существования. Однако эффективность идентификации и характеристики CompoundHW в различных наборах данных систематически не оценивалась. Авторы сравнили сходства и различия наборов данных ERA5, Berkeley Earth, CHIRTS и CPC при идентификации и характеристике CompoundHW. Результаты показали, что совпадение её идентификации между наборами данных было постоянным как во временном, так и в пространственном измерении, при этом наилучшее совпадение наблюдалось между наборами данных ERA5 и CHIRTS. Совпадение идентификации CompoundHW показало значительную корреляцию с плотностью станций наблюдения: уровень совпадения превышал 50% в регионах с плотной сетью наблюдений, но имелся чрезвычайно низкий уровень совпадения в регионах с редким охватом данных. Тенденции роста показателей CompoundHW были зафиксированы всеми наборами данных, особенно в некоторых частях Северной Америки, Европы, западной России и Азии. Несмотря на различия в амплитуде изменений CompoundHW в четырёх наборах данных, более 42% регионов мира согласуются с изменениями частоты, продолжительности и величины CompoundHW, а более 27% согласуются с изменениями в доле возникновения CompoundHW. Несогласованность изменений CompoundHW преимущественно наблюдалась в регионах с низкими показателями совпадения, что указывает на то, что точная идентификация CompoundHW является основой для качественной характеристики изменений характеристик CompoudHW. Это исследование подчёркивает важность сравнения нескольких наборов данных при исследовании волн тепла, особенно в показателях, определяемых множеством климатических переменных и регионами со скудными данными наблюдений.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-023-06940-2