Климатические прогнозы, полученные с помощью глобальных климатических моделей, подвержены неопределённостям из-за множества источников. Существующая структура, основанная на дисперсионном анализе для разделения таких неопределённостей, не может учитывать эффект взаимодействия между глобальными климатическими моделями и внутренней изменчивостью климата, который по значимости занимает лишь второе место после основного эффекта глобальных климатических моделей. В этой работе представлена трёхфакторная структура дисперсионного анализа и исследованы все основные эффекты и эффекты взаимодействия. Результаты показывают, что, хотя общая неопределённость в основном обусловлена основными эффектами, эффекты взаимодействия значительны. В частности, в XXI веке глобальные средние (рассчитанные на уровне ячеек сетки, а затем усреднённые) относительные вклады всех основных эффектов составляют 54% для осадков и 82% для температуры; таковые для всех эффектов взаимодействия составляют соответственно 46% и 18%. Поскольку трёхфакторный дисперсионный анализ не может исследовать компоненты неопределённости, возникающие из источников неопределённости, он улучшается за счёт определения взаимосвязи между её компонентами, обусловленными источниками неопределённости, и компонентами, возникающими в результате основных эффектов и эффектов взаимодействия. С помощью улучшенного трёхфакторного дисперсионного анализа общая неопределённость разлагается на компоненты неопределённости, возникающие в результате сценария выбросов (S), глобальных климатических моделей (M) и внутренней изменчивости климата (V). Результаты показывают, что вклад в общую неопределённость в основном вносится M в XXI веке для осадков и M до 2060-х годов, а затем S для температуры. Надёжность характеристики V оценивается путём исследования изменения V в зависимости от числа включённых членов ансамбля. Степень недооценки вклада V составляет примерно в среднем 4% для осадков и 1% для температуры.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/2/JCLI-D-23-0064.1.xml

Авторы разрабатывают модель многолетней мерзлоты с подвижной сеткой, содержащую модуль расчёта проседания грунта для оценки его влияния на моделирование многолетней мерзлоты при различных сценариях потепления. Включение процесса проседания грунта в моделирование многолетней мерзлоты приводит лишь к относительно небольшому улучшению воспроизведения поля температуры грунта, что подтверждается наблюдениями с двух точек на Цинхай-Тибетском нагорье. Показано, что игнорирование проседания грунта приводит к большей толщине активного слоя, но меньшей исходной толщине оттаявшей многолетней мерзлоты при моделировании её изменений в условиях потепления климата. Тепло, потребляемое изменениями многолетней мерзлоты, будет недооценено в моделях, не учитывающих проседание грунта. Эффекты, которые оказывает проседание грунта при моделировании многолетней мерзлоты, чётко демонстрируются в сценарии сильного потепления, которое повлияет на глобальный энергетический бюджет. Прогнозы показывают, что температура многолетней мерзлоты в зоне сплошной многолетней мерзлоты Цинхай-Тибетского нагорья может быть близка к температуре фазового перехода и стать нулевым температурным градиентом в 2030–2040 гг. по сценарию SSP5-8.5, и к этому времени возникнет большой риск проседания грунта. В регионах многолетней мерзлоты с богатым подземным льдом распространяющиеся вниз температурные сигналы, вызванные проседанием грунта, более ослаблены. Однако ошибка расчёта тепла будет больше в моделировании, не учитывающем проседание грунта. В этом исследовании количественно оцениваются последствия проседания грунта, что может обеспечить лучшее понимание таяния многолетней мерзлоты и энергетического баланса на Цинхай-Тибетском нагорье.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/15/1/12

Растущее число научных публикаций по вопросам изменения климата превышает возможности людей следить за литературой, даже если они ограничиваются избранными подтемами, такими как разделы глав докладов МГЭИК. МГЭИК выиграет от помощи современных технологий, участия и идей гораздо большего числа экспертов, а также от более частых обновлений. Авторы описывают, как можно адаптировать технологию для предоставления асинхронных и связанных платформ, которые могут улучшить сотрудничество экспертов благодаря их потенциалу масштабируемости и инклюзивности, а также помогают поддерживать актуальность оценок. Они подробно рассказывают об их опыте работы с платформой ScienceBrief.org, которая была разработана и использовалась в 2017–2021 гг. Показано, что своевременный выпуск коротких научных обзоров (например, о лесных пожарах), ставший возможным благодаря платформе, привёл к широкому и точному освещению науки в основных и социальных сетях, включая веб-сайты, ориентированные на политику, и, следовательно, способствовал расширению общественного внимания и пониманию науки и противодействию дезинформации о климате. Хотя хороший визуальный интерфейс и пользовательский поток были необходимы, стимулы были ключевыми для взаимодействия экспертов с платформой, которые, хотя и были положительными, оставались низкими. Авторы полагают, что совместная технологическая платформа, такая как ScienceBrief, предназначенная для поддержки модернизированного процесса разработки докладов, могла бы значительно улучшить оценки МГЭИК, сделав их более открытыми и доступными, что ещё больше повысит прозрачность. Это также позволит обеспечить всестороннее включение фактических данных и будет способствовать широкому и высококачественному научному участию, в том числе среди молодых специалистов и учёных со всего мира. Это можно было бы сначала проверить на этапе определения масштабов.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s44168-023-00072-3

Перенос вод Тихого океана в Арктику через Берингов пролив (важный для отступления льдов Западной Арктики, свойств воды и поступления питательных веществ) увеличивается в течение трёх десятилетий. Используя спутниковые данные о придонном давлении и динамической топографии океана, авторы показывают, что долгосрочные тенденции в данных за хорошо отобранный подпериод (2003–2014 гг.) связаны с летним падением придонного давления и динамической топографии океана в Арктическом Восточно-Сибирском море, что, в свою очередь, вызвано там более сильными западными ветрами и усилением западных ветров в Беринговом море. Различия придонном давлении/динамической топографии океана предполагают сильное (0,17 практических единиц солёности/год) засоление Восточно-Сибирского моря, вероятно, вызванное до сих пор недооценённым увеличением притока воды из Тихого океана в этот регион. Обнаружено, что тенденции придонного давления в Восточно-Сибирском море (ошибочно) обратные в старых версиях данных, и авторы полагают, что засоление Восточно-Сибирского моря может в значительной степени способствовать увеличению стока в Беринговом проливе. Эти факты могут объяснить, почему модели, ассимилирующие старые данные придонного давления или ошибочные данные о солёности в Беринговом проливе, не могут воспроизводить наблюдаемое увеличение стока в Беринговом проливе.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL104697

Влияние более экстремальных климатических условий при глобальном потеплении на динамику почвенного органического углерода (ПОУ) остаётся не поддающимся количественной оценке. Авторы оценивают реакцию ПОУ на экстремальные изменения климата при потеплении на 1,5°C, сочетая подход замещения пространства-времени и глобальные измерения ПОУ (в почве 0–30 см). Большинство экстремальных явлений (22 из 33 оцененных типов экстремальных явлений) усугубляют потерю ПОУ при глобальном потеплении, но их последствия варьируются в зависимости от экосистемы. Только уменьшение продолжительности похолоданий оказывает устойчивый положительный эффект, а увеличение числа экстремально дождливых дней - отрицательное воздействие на все экосистемы. Луга и пахотные земли умеренного пояса отрицательно реагируют на большинство экстремальных явлений, тогда как в умеренных и бореальных лесах и пустынях преобладает положительная реакция. В тундре 21 крайность оказывает нейтральное воздействие, а 11 крайностей демонстрируют более сильное негативное воздействие, чем в других экосистемах. Эти результаты показывают отчётливое, специфичное для биома влияние экстремальных климатических явлений на динамику ПОУ, что способствует более надёжному прогнозированию ПОУ в условиях изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01874-3

Озеленение городов часто предлагается для смягчения последствий возникновения городских островов тепла, поскольку растительность обеспечивает тень и увеличивает испарение. Однако растительность имеет более низкое альбедо и более высокую излучательную способность, чем голая почва, которую она часто заменяет, что увеличивает поступающие потоки энергии. Авторы используют модель метеорологических исследований и прогнозирования для количественной оценки и сравнения эффектов альбедо и «не-альбедо» (т.е. изменений излучательной способности, шероховатости поверхности и потоков испарения) озеленения городов в бассейне Лос-Анджелеса в соответствии со сценариями озеленения городов, значимыми для политики. Когда в модель были включены эффекты, вызванные альбедо, дневные температуры поверхности в городских районах повысились на 0,70 ± 0,89°C, при этом увеличение потока явного тепла перевешивало увеличение потока скрытого тепла из-за увеличения эвапотранспирации. Напротив, дневные температуры поверхности снизились на 0,27 ± 0,72°C, если игнорировать эффекты, вызванные альбедо. Ночью включение эффектов озеленения городов, вызванных альбедо, привело только к половине охлаждения, смоделированного без альбедо. Температуры приземного воздуха также показали противоречивые результаты при моделировании: ночное похолодание на 0,21 ± 0,47°C перевешивало небольшое дневное потепление на 0,04 ± 0,32°C в моделировании без альбедо, а дневное потепление на 0,33 ± 0,41°C перевешивало небольшое ночное похолодание на 0,05 ± 0,46°C при моделировании с альбедо. Эти результаты показывают решающую роль, которую альбедо играет в определении суммарного приземного климатического воздействия озеленения городов. Политики и градостроители должны внимательно рассматривать снижение альбедо в результате озеленения городов, особенно с учётом того, что во многих городах для смягчения последствий городских островов тепла одновременно возводятся крыши и тротуары с высоким альбедо.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023JD038764

Осцилляция Мэддена-Джулиана является доминирующим источником субсезонной изменчивости атмосферы в тропиках и существенно влияет на прогнозируемость глобальных погоды и климата. Изменения в её активности и предсказуемости из-за антропогенного глобального изменения климата имеют глубокие последствия для будущего глобального прогнозирования погоды. Авторы исследовали изменения в предсказуемости Осцилляции Мэддена-Джулиана в данных реанализа и климатических моделей и обнаружили, что её предсказуемость увеличилась за последнее столетие. Это увеличение можно объяснить антропогенным потеплением, которое, согласно прогнозам, продолжится в XXI веке. Повышенная предсказуемость сопровождается более сильной амплитудой Осцилляции Мэддена-Джулиана, более регулярными структурами колебаний и организованным распространением на восток в условиях глобального потепления. Эти результаты показывают повышение предсказуемости Осцилляции Мэддена-Джулиана при парниковом потеплении, что будет иметь далеко идущие последствия для глобального прогнозирования погоды.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01885-0

Парижское соглашение 2015 года вызвало споры о том, как международные бюрократы, управляющие взаимодействием международных организаций с адаптацией к изменению климата, должны решать проблемы адаптации. В то время как предыдущие исследования в основном были сосредоточены на структурных ограничениях в управлении адаптацией, в данной статье развиваются чёткие аргументы в отношении когнитивных рамок, через которые международные бюрократы рассматривают климатические риски. Доказательства получены в результате опроса бюрократов в трёх организациях, которые в разной степени занимаются адаптацией: Программе ООН по окружающей среде, Управлении Верховного комиссара ООН по делам беженцев и Всемирной организации здравоохранения. Результаты показывают, что большинство опрошенных чиновников рассматривают климатические риски как многоаспектную проблему. Факты говорят, что бюрократы с большей вероятностью будут рассматривать климатические риски как комплексные, а не как отдельные, более уверенно воспринимая знания о воздействии климата в своей проблемной области. В заключение в статье описываются более широкие последствия для исследований в области адаптации и международной бюрократии.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s44168-023-00073-2

Почти 25 лет назад социолог Энтони Гидденс написал, что «риск и ответственность на самом деле тесно связаны». Распространяя это на климатический риск, в этом перспективном документе автор утверждает, что оценка климатического риска – это не только научная задача, но и глубоко политическая. Поскольку климатические риски становятся более сложными и требуют большей научной и политической интеграции между секторами и регионами, оценки могут включать в себя значительные политические ограничения, препятствующие эффективной и справедливой адаптации к изменению климата. Используя структуру интеграционных проблем, автор раскрывает политические ограничения, которые могут возникнуть при разработке комплексной оценки климатических рисков. В ней утверждается, что формулирование и структурирование оценки климатических рисков может привести к политическим ограничениям, таким как предвзятость в отношении определённых групп, отраслевая несогласованность, решения, не помогающие наиболее незащищённым, конфликты распределения и неоднозначная ответственность в управлении сложными климатическими рисками. Если оставить без внимания такие политические ограничения, они могут затруднить адаптацию к изменению климата, а не способствовать прогрессу. 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s44168-023-00078-x  

Предыдущие наборы данных имеют ограничения в обобщении эвапотранспирации (ЭТ) по различным типам земного покрова из-за нехватки и пространственной неоднородности наблюдений, а также неполного понимания основных физических механизмов как более глубокого способствующего фактора. Чтобы заполнить эти пробелы, авторы разработали глобальный набор данных ЭТ Highly Generalized Land (HG-Land) с пространственным разрешением 0,5° и ежемесячными значениями, охватывающими эпоху спутников (1982–2018 гг.). Этот подход использует возможности алгоритма машинного обучения Deep Forest, обеспечивающий хорошую обобщаемость и уменьшающий переобучение за счёт минимизации гиперпараметризации. Пояснения дополнительно предоставляются для повышения прозрачности модели и получения нового понимания процесса ЭТ. Проверка, проведённая как в масштабе участка, так и в масштабе бассейна, свидетельствует об удовлетворительной точности набора данных с выраженным акцентом на северное полушарие. Более того, обнаружено, что основная движущая сила прогнозов различается в разных климатических регионах. В целом, HG-Land, основанный на интерпретируемости модели машинного обучения, представляет собой проверенный и обобщённый ресурс, предназначенный для научных исследований и различных приложений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02822-8