Тропические перистые облака, то есть ледяные облака любого типа на высотах более 400 гПа, играют решающую роль в климатической системе и являются основным источником неопределённости в современном понимании глобального потепления. Тропические перистые облака включают в себя процессы, охватывающие широкий диапазон пространственных и временных масштабов: от микрофизики льда в масштабах облаков до мезомасштабной конвективной организации и динамики планетарных волн. Эта сложность делает тропические перистые облака крайне трудными для моделирования и оставляет многие важные вопросы без ответа. В то же время их мультимасштабный характер даёт хорошие возможности при их изучении с улучшением глобального моделирования атмосферы Земли с высоким разрешением и с растущим числом дистанционных наблюдений и наблюдений на месте. Быстрый прогресс в понимании тропических перистых облаков требует скоординированных усилий, чтобы воспользоваться преимуществами современных вычислительных и наблюдательных возможностей.

В этом обзоре авторы рассматривают недавний прогресс в исследованиях циррусов, подчёркивают важные вопросы, остающиеся без ответа, и обсуждают многообещающие пути продвижения вперёд. Значительный прогресс был достигнут в понимании жизненного цикла генерируемых конвекцией перистых «наковален» и реакции их макрофизических свойств на крупномасштабные меры контроля. С другой стороны, предстоит ещё многое сделать, чтобы полностью понять, как мелкомасштабные процессы и радиационный эффект климатологической «наковальни» отреагируют на глобальное потепление. Теперь известно, что тонкие перистые облака, образующиеся на месте, тесно связаны с тепловой структурой и влажностью слоя тропической тропопаузы, но микрофизические неопределённости не позволяют полностью понять эту связь, а также оценить точное количество водяного пара, попадающего в стратосферу. Модельное представление частиц, образующих лёд, перенасыщения водяным паром и роста отложений льда по-прежнему представляет собой серьёзную проблему для моделирования перистых облаков. Авторы считают, что серьёзных успехов в понимании тропических перистых облаков можно добиться за счёт сочетания перекрестного синтеза и межмасштабных исследований, проводимых междисциплинарными исследовательскими группами.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/15413/2023/

Социально-экологические системы пастбищных угодий, составляющие обширные участки земной поверхности, сталкиваются с беспрецедентными изменениями — от изменения климата и смены растительности до крупномасштабных изменений в землепользовании человека и меняющихся социальных и экономических условий. Понимание того, как люди, управляющие ресурсами пастбищных угодий и зависящие от них, адаптируются к изменениям, было в центре внимания быстро растущего объёма исследований, которые потенциально могут дать важную информацию для политики и практики адаптации к изменению климата. Авторы используют количественный, качественный и библиометрический анализ для систематического обзора масштабов, методов и результатов 56 исследований, изучающих социальные аспекты адаптации в социально-экологических системах пастбищных угодий. Этот обзор фокусируется на исследованиях в рамках подобластей адаптации к изменению климата, адаптивной способности и адаптивного принятия решений. Обнаружено, что этот объём исследований весьма разнообразен по своим дисциплинарным и теоретическим корням и, следовательно, использует широкий спектр рамок и индикаторов для оценки процессов адаптации. Библиометрический анализ показал, что эта область разделена на отдельные научные сообщества, использующие либо адаптивные возможности, либо адаптивные структуры принятия решений, с отсутствием межотраслевого цитирования. Учитывая сильные (и слабые стороны), присущие каждой подобласти, этот обзор предполагает, что большее перекрестное «опыление» в рамках научных исследований может привести к новым знаниям, особенно для выявления межмасштабных взаимодействий, связанных с адаптацией на пастбищных угодьях. Результаты также показали, что большинство исследований, изучающих адаптацию в системах «скотоводства» или «пастбищных угодий», географически сконцентрированы в нескольких странах с высоким уровнем дохода (например, в США, Австралии, Китае), что демонстрирует необходимость расширения будущих исследовательских усилий на малоизученные регионы земного шара, где средства к существованию основаны на пастбищах. Наконец, этот обзор подчёркивает необходимость более трансляционной науки о пастбищных угодьях, где политические и практические механизмы оценки адаптации в социально-экологических системах пастбищных угодий могут быть разработаны путём совместного проведения исследований в сотрудничестве с сообществами пастбищных угодий.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-023-03648-4

Тропическим циклонам (ТЦ) для своего возникновения и развития требуется значительное количество влаги как важные драйверы влаги из океана на сушу и из тропических в субтропические и внетропические регионы. Количественная оценка аномального переноса влаги, связанного с ТЦ, имеет решающее значение для понимания вызванных ТЦ долгосрочных изменений глобального гидрологического цикла. Представленные результаты показывают, что с точки зрения глобального водного баланса ТЦ усиливают перенос влаги из регионов испарения и осадков в регионы стока, что приводит к преимущественно аномальным положительным областям поверхностного потока пресной воды над тропиками и более регионально сконцентрированным отрицательным областям над внутритропической зоной конвергенции. Кроме того, обнаружена сезонная изменчивость влияния ТЦ на гидрологический цикл, тесно связанная с годовой и сезонной повторяемостью ТЦ. Анализ также выявил глобальное статистически значимое падение (~ 40 мм/год) потоков поверхностной пресной воды, вызванных ТЦ, с 1980 по 2018 гг. в ответ на повышение температуры поверхности моря и небольшое снижение глобальной частоты и продолжительности жизни ТЦ за последние два десятилетия. Эти результаты имеют важное значение для прогнозирования воздействия ТЦ на гидрологический цикл в условиях глобального потепления.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00546-5

Если местные органы власти сократят выбросы парниковых газов, они не увидят эффекта, если очень большое число других участников не сделают то же самое. Однако сокращение выбросов парниковых газов может иметь множество местных «побочных выгод» (улучшение качества воздуха, экономия энергии и даже энергетическая безопасность), создавая стимулы для местных органов власти сокращать выбросы — хотя бы ради местных побочных эффектов. Имеющиеся эмпирические исследования, тем не менее, показывают большой разрыв между сопутствующими выгодами как обоснованием и объяснительным фактором смягчения последствий изменения климата со стороны местных органов власти: сопутствующие выгоды кажутся очень большими, но, похоже, не стимулируют местные усилия по смягчению последствий изменения климата. Настоящая статья, основанная на политических документах, доступных исследованиях и других письменных источниках, представляет собой множественное тематическое исследование, рассматривающее связь между сопутствующими выгодами и смягчением последствий изменения климата в Москве, Париже и Монреале. В каждом случае качество воздуха играет совершенно разную роль: от ключевого фактора смягчения последствий до ответственности за местные климатические действия. Эта неоднородность существующих механизмов может служить вероятным объяснением отсутствия в литературе чёткой эмпирической связи между сопутствующими выгодами и местными мерами по смягчению последствий. Наконец, обсуждаются последствия для городской политики и исследований по борьбе с изменением климата. 

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-023-03662-6  

Большие языковые модели добились значительного прогресса в решении задач, связанных с ответами на вопросы, но такие проблемы, как галлюцинации и устаревшая информация, сохраняются. Эти проблемы особенно важны в таких областях, как изменение климата, где жизненно важен своевременный доступ к достоверной информации. Одним из решений является предоставление этим моделям доступа к внешним, научно точным источникам для повышения их качества и надёжности. Авторы улучшают GPT-4, предоставляя доступ к Шестому оценочному отчёту Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC AR6), наиболее полному, актуальному и надёжному источнику в этой области (см. раздел «Доступность данных»). Представлен прототип диалогового искусственного интеллекта, доступный на сайте www.chatclimate.ai, и продемонстрирована его способность отвечать на сложные вопросы в трёх различных конфигурациях: (1) GPT-4, (2) ChatClimate, опирающийся исключительно на отчёты IPCC AR6, и ( 3) Гибридный ChatClimate, использующий отчёт IPCC AR6 и собственные данные GPT-4. Оценка ответов экспертами показывает, что вышеуказанный гибридный помощник ChatClimate даёт более точные ответы, что подчёркивает эффективность такого решения.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-023-01084-x

Наблюдения всё чаще используются для обнаружения критического замедления (ОКЗ) и измерения изменений стабильности в ключевых компонентах системы Земли. Однако большинство наборов данных имеют нестационарное распределение отсутствующих данных, систематические ошибки и неопределённости. Авторы показали, что вместе с этапами предварительной обработки, используемыми для их решения, может быть искажён анализ ОКЗ. Представлен метод количественной оценки неопределённости для решения таких проблем. Показано, как распространить неопределённости, предоставленные наборами данных, на анализ ОКЗ и разработать консервативные, основанные на суррогатах тесты значимости для показателей ОКЗ. Авторы применили этот метод к трём наборам данных наблюдений о температуре и солёности морской поверхности, а также к полученным на их основе «отпечаткам» атлантической меридиональной термохалинной циркуляции. Обнаружено, что свойства этих наборов данных и особенно конкретные процедуры заполнения пробелов могут в некоторых случаях действительно вызывать ложное указание на ОКЗ. Однако индикаторы ОКЗ в Северной Атлантике всё ещё присутствуют и имеют важное значение с учётом неопределённостей набора данных и нестационарного охвата наблюдений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-44046-9

В эпоху спутников морской лёд Антарктики демонстрировал общую долгосрочную тенденцию к увеличению, в отличие от сокращения ледяного покрова Арктики в результате глобального потепления. Однако резкое сокращение площади морского льда в Антарктике в 2014–2018 гг. поднимает вопросы о его межгодовой и десятилетней изменчивости, которые плохо изучены и прогнозируемы. Авторы идентифицируют десятилетнее колебание антарктического морского льда с квазипериодом 8–16 лет, антикоррелирующее с тихоокеанским квазидесятилетним колебанием (r = -0,90). Объединив наблюдения, историческое моделирование в рамках проекта взаимного сравнения связанных моделей и эксперименты с моделями климата с «ритмоводителем», они обнаружили доказательства того, что синхронность между десятилетними колебаниями морского льда и тихоокеанскими квазидесятилетними колебаниями связана с распространяющимися к полюсам атмосферными цугами волн Россби, возбуждаемыми нагреванием в центральной тропической части Тихого океана. Эти волны ослабляют низменность моря Амундсена, способствуют таянию морского льда из-за усиленной коротковолновой радиации и тёплой адвекции. Регрессионная модель, основанная на тихоокеанских квазидесятилетних колебаниях, показывает, что эта удалённая связь «тропики-полюс» обеспечивает многолетнюю предсказуемость.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-44094-1

Изменения в тропической глубокой конвекции в связи с глобальным потеплением являются основным источником неопределённости для будущих климатических прогнозов. Сравнение реакций активных сенсорных измерений облачного льда на межгодовую изменчивость и расчётов глобальной модели разрешения штормов следующего поколения (также известной как модели k-масштаба) на глобальное потепление показывает аналогичные изменения для событий с самым высоким уровнем интегрирования льда в столбе. Изменения показывают, что нагрузка льдом уменьшается за пределами наиболее активной конвекции, но увеличивается со скоростью несколько процентов на каждый Кельвин потепления поверхности при наиболее активной конвекции. «Распутывание» термодинамических и вертикальных изменений скорости показывает, что ледовый сигнал сильно модулируется структурными изменениями вертикального поля ветра в сторону интенсификации сильных конвективных восходящих потоков с потеплением. Это позволяет предположить, что на изменения ледовой нагрузки сильно влияют изменения конвективных скоростей, а также способ извлечения информации о конвективных скоростях из наблюдений. 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00525-w  

За последние десятилетия Берингово море испытало экстремальные океанические и атмосферные климатические явления, включая рекордно большие аномалии температуры океана и морские волны тепла, а также всё более изменчивые потоки тепла между воздухом и морем. В этой работе оценивается относительная роль поверхностного воздействия и динамических процессов океана в тенденции температуры смешанного слоя путём расчёта теплового баланса закрытого смешанного слоя с использованием оценки состояния циркуляции и климата океана NASA/JPL и оценки морского льда. Показано, что поверхностное воздействие определяет большую часть тенденции температуры смешанного слоя весной и осенью и остаётся доминирующим в меньшей степени зимой и летом. Аномалии поверхностного воздействия являются доминирующим фактором ежемесячных аномалий тенденции температуры смешанного слоя, вызывая в среднем 72% таких аномалий за длину записи 1992–2017 гг. На поверхностный турбулентный тепловой поток (скрытый плюс явный) приходится большая часть аномалий поверхностного теплового потока в январе-апреле и сентябре-декабре, а суммарный радиационный поток (суммарный длинноволновый плюс суммарный коротковолновый) доминирует в аномалиях поверхностного теплового потока в мае-августе. Эти результаты показывают, что изменчивость атмосферы играет значительную роль в аномалиях температуры океана в Беринговом море на протяжении большей части года. Кроме того, они указывают на недавнее увеличение аномалий поверхностного воздействия потепления океана, начиная с 2010 года.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/1/JCLI-D-23-0331.1.xml

Численные модели системы Земля — лучший инструмент для прогнозирования эволюции концентрации CO₂ в атмосфере и её влияния на глобальную температуру. Однако среди этих моделей существуют большие неопределённости в дисперсии годовых изменений концентрации CO₂ в атмосфере. Это мешает точно понять её прошлую эволюцию и точно оценить будущую. Авторы анализируют различные модели системы Земля из проекта CMIP6, чтобы понять причины межмодельной неопределённости в межгодовой изменчивости концентрации CO₂ в атмосфере. Рассматривая наблюдаемый период 1986-2013 гг., они показали, что большая часть этой неопределённости возникает из-за моделирования внутренней изменчивости потока CO₂ на суше. Хотя модели сходятся во мнении, что эти вариации обусловлены южным колебанием Эль-Ниньо (ЭНЮК), схожие удалённые зависимости приземной температуры и осадков, связанные с ЭНЮК, между моделями приводят к различным потокам CO₂ на суше, указывая на то, что модели наземной растительности являются доминирующим источником межмодельной неопределённости.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00532-x