Используя ансамбль моделей общей циркуляции атмосферы и океана в идеализированном эксперименте по изменению климата, это исследование оценивает вклад различных океанских процессов в потепление Северного Ледовитого океана. По среднему значению оценок моделей общей циркуляции атмосферы и океана потепление Северного Ледовитого океана превышает глобальное потепление океана как средневзвешенное по объёму, так и на большинстве глубин в пределах верхних 2000 м. Однако неопределённость потепления Северного Ледовитого океана намного больше, чем глобального. Потепление в Арктике достигает наибольшего значения на глубине нескольких сотен метров ниже поверхности, и в нём преобладает приток дополнительного тепла, добавляющегося в более низких океанских широтах и передаваемого в Арктику главным образом за счёт крупномасштабной баротропной циркуляции океана. Изменение силы этой циркуляции в Северной Атлантике относительно невелико и не коррелирует с потеплением Северного Ледовитого океана. Потеплению Северного Ледовитого океана противодействует и существенно смягчает его ослабление атлантической меридиональной термохалинной циркуляции, хотя величина этого эффекта имеет большой модельный разброс. Ослабление атлантической меридиональной термохалинной циркуляции, уменьшая перенос тепла на север, вызывает перераспределение тепла из высоких широт в низкие. В пределах Северного Ледовитого океана на распространение тепловых аномалий влияют расширение циклонической циркуляции на востоке и ослабление антициклонической циркуляции на западе. В среднем потепление Северного Ледовитого океана наиболее выражено в Евразийском бассейне, с большим разбросом в модельных оценках и сопровождается подповерхностным охлаждением за счёт диапикнального перемешивания и перераспределения тепла мезомасштабными вихрями.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-023-06986-2

Учёные исследуют важность сети тихоокеанских буёв для мониторинга и прогнозирования Эль-Ниньо – Южного колебания.

Эль-Ниньо – Южное колебание (ЭНЮК) – климатическое явление, включающее фазы тёплого Эль-Ниньо, прохладного Ла-Нинья и нейтрального климата – происходит в цикле, который длится 2–7 лет. Когда ЭНЮК формируется, оно вызывает аномальную погоду, которая может спровоцировать лесные пожары, вызвать засуху или наводнение, а также нарушить сельскохозяйственное производство. Из-за его глобального воздействия точное прогнозирование экстремальных явлений ЭНЮК жизненно важно для здоровья человека и экономики.
Причальная группа Тропической атмосферы океана (TAO) и Треугольной трансокеанской сети буев (TRITON) расположена по обеим сторонам экватора в тропической части Тихого океана и на протяжении десятилетий является важнейшим компонентом многонациональной системы наблюдения за тропической и тихоокеанской зоной (TPOS). Система TAO/TRITON собирает данные о температуре, солёности, скорости и приповерхностных метеорологических данных, используемых для прогнозирования климата.
В ответ на потерю ресурсов мониторинга был сформирован международный проект Синергетической сети наблюдений для прогнозирования состояния океана (SynObs) с целью определения лучшей системы для мониторинга и прогнозирования ЭНЮК, а руководящая группа инициативы TPOS разработала планы по реконфигурации массива. В рамках усилий Хакерт и др. (Hackert et al.) исследовали роль данных TAO/TRITON в этих прогнозах. Авторы провели два моделирования явления Эль-Ниньо 2015 года: одно с использованием данных TAO/TRITON, а другое — без этих данных.
Результаты показали, что модель, ассимилирующая данные TAO/TRITON, обеспечивает более точные оценки температуры и солёности по сравнению с моделью без этих данных. Эти данные заметно улучшили реконструкцию восточной тропической части Тихого океана — у побережья Южной Америки, — где подъём холодной воды формирует климатическую реакцию ЭНЮК. В том же регионе модель TAO/TRITON лучше прогнозирует повышение температуры поверхности моря, определяющее Эль-Ниньо. Кроме того, данные с причальной установки помогают выявить амплитуду и время возникновения волн Кельвина и Россби — особых видов океанских волн, необходимых для циклического развития ЭНЮК.
Результаты подчёркивают ценность приэкваториальных причалов и демонстрируют влияние данных TAO/TRITON на прогнозирование ЭНЮК. Авторы отмечают, что результаты могут помочь в будущих проектах сетей, поскольку управляющие агентства обновляют системы наблюдения. (Journal of Geophysical Research: Oceans, https://doi.org/10.1029/2023JC020039, 2023)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/bolstered-by-buoys-predicting-el-nino

Как полноценные модели системы Земли (ESM), так и простые климатические модели (SCM) использовались в целях изучения изменения климата для определения будущих репрезентативных путей концентрации CO₂ в рамках шестого этапа проекта взаимного сравнения связанных моделей. Авторы исследуют, в какой степени сложные и простые модели согласуются с реакцией углеродного цикла в расчётах, основанных на концентрации. Хотя ESM и SCM демонстрируют схожие совместимые выбросы CO₂ от ископаемого топлива, ESM систематически оценивают более низкое поглощение углерода океаном, чем SCM, в исторический период и в будущих сценариях. Различия ESM и SCM особенно велики при сценариях низкой концентрации и превышения уровня. Более того, ESM и SCM различаются в своих оценках поглощения углерода поверхностью, но эти различия зависят от сценария. Эти различия частично обусловлены несколькими выбросами моделей (ESM и SCM) и процедурой ограничения наблюдений, которая присутствует в большинстве SCM, но не применяется в ESM. Различия в землепользовании возникают из-за различий в способах расчёта выбросов в результате изменений в землепользовании и разных предположений о том, как определяются обратные связи углеродного цикла, что, возможно, отражает подход к ограничению роста биомассы по азоту и историческую калибровку SCM. Различия в поглощении океаном, которые особенно велики в сценариях превышения, могут возникать из-за более быстрого смешивания углерода с поверхности в глубины океана в SCM, чем в ESM. Также обсуждаются несоответствия, возникающие при преобразовании выбросов CO₂ из моделей комплексной оценки (IAM) во входные данные о концентрациях CO₂ для ESM, которые обычно полагаются на одну SCM. Авторы подчёркивают расхождения в оценках выбросов при изменениях в землепользовании между моделями различной сложности, особенно ESM и IAM, и призывают группы по моделированию климата рассмотреть эти потенциальные области для улучшения моделей.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-023-03639-5

Знания о локальных колебаниях и экстремальных температурах воздуха в Антарктиде представляют большой интерес для многих полярных дисциплин, таких как климатология, гляциология, гидрология и экология, и являются ключевой переменной для понимания изменения климата. Из-за отдалённости и суровых условий окружающей среды Антарктиды данные наблюдений за температурой воздуха с автоматических метеостанций по региону весьма скудны. Предыдущие исследования показали, что данные о температуре суши и поверхности льда, полученные со спутников, можно использовать в качестве удобного показателя температуры воздуха. Здесь разработан ежедневный набор данных о температуре приземного воздуха AntAir ICE для наземной Антарктиды и окружающих шельфовых ледников путём моделирования температуры воздуха на основе температуры, зафиксированной MODIS за период с 2003 по 2021 гг., с использованием линейной модели. AntAir ICE имеет суточное временное разрешение и пространственное разрешение с координатной сеткой 1 км². AntAir ICE имеет более высокую точность воспроизведения температуры воздуха, измеренной на месте, по сравнению с хорошо зарекомендовавшим себя реанализом климата ERA5, а также более высокое пространственное разрешение, что подчёркивает его потенциал для мониторинга температурных режимов в Антарктиде.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02720-z

Индексы глобальной климатической циркуляции играют важную роль в определении региональных и глобальных климатических условий. Эти структуры атмосферной циркуляции демонстрируют значительную изменчивость, охватывая обширную географическую территорию и влияя на явления, связанные с погодой. Основная цель этого исследования состояла в том, чтобы изучить и охарактеризовать различные индексы глобальной климатической изменчивости в период с 1950 по 2020 гг. (Эль-Ниньо, Южное колебание, ENSO; Индекс южного колебания, SOI; Североатлантическое колебание, NAO; Атлантическая меридиональная мода, AMM и Индийский океанский диполь, IOD). Кроме того, в этой статье предпринята попытка исследовать связь между этими глобальными климатическими индексами. Анализ тенденций показал, что индекс ENSO демонстрирует самую высокую частоту повторяемости корреляционных связей с другими годовыми глобальными индексами со значимостью на уровне 95% и 99%, тогда как индекс NAO - самую низкую частоту повторяемости. В сезонном отношении большинство индексов демонстрируют более резкие изменения в зимний период, чем в летний. За последние два десятилетия (2000-2020 гг.), особенно ежегодно и летом, произошло увеличение числа случаев резких изменений этих показателей. SOI демонстрирует наибольшее число резких изменений за весь период исследования, охватывая как положительные, так и отрицательные значимые тенденции, тогда как IOD не демонстрировал резких изменений ежегодно. Тенденции увеличения и уменьшения индексов глобальной климатической циркуляции могут быть связаны с естественными и антропогенными причинами изменения климата. Что касается как коэффициента корреляции, так и результатов частичной корреляции, существовала сильная отрицательная связь между ENSO и SOI в годовом, зимнем и летнем временных рядах. С другой стороны, между ENSO и NAO нет никакой связи. Кроме того, в годовом исчислении существовала сильная отрицательная связь между NAO и АММ и меньшая отрицательная, но всё же статистически значимая связь между этими индексами в зимний и летний сезоны соответственно. Таким образом, через Азорский максимум NAO могло бы «продвигать» AMM. Более того, когда NAO, AMM и SOI остаются постоянными, между ENSO и IOD в зимний сезон достигается положительная и устойчивая корреляция. Таким образом, развивающийся IOD усиливается и поддерживается во время начала явления Эль-Ниньо в зимний сезон.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/12/1741

Холодные зимы над Евразией часто совпадают с тёплыми зимами в Арктике, что известно как структура «тёплая Арктика – холодная Евразия». Обсуждается вопрос, в какой степени эта наблюдаемая корреляция указывает на причинную реакцию - потерю морского льда. Авторы, используя большие мультимодельные ансамбли скоординированных экспериментов, обнаружили, что реакция температуры в Евразии на потерю арктического морского льда слаба по сравнению с внутренней изменчивостью и не является устойчивой для всех климатических моделей. Показано, что евразийское похолодание вызвано изменениями тропосферной и стратосферной циркуляции в ответ на таяние морского льда, но ему противодействует тропосферное термодинамическое потепление, поскольку локальное потепление, вызванное таянием морского льда, распространяется в средние широты за счёт вихревой адвекции. Хотя противоположные эффекты термодинамического потепления и динамического охлаждения чётко обнаруживаются в разных моделях или различных возмущениях морского льда, их суммарный эффект различается по знаку и величине в разных моделях, что приводит к различным температурным реакциям моделей над Евразией. Вклады как динамики тропосферы, так и термодинамики демонстрируют существенный межмодельный разброс. Хотя отчасти этот разброс в реакции евразийской зимней температуры на исчезновение морского льда может быть обусловлен неопределённостью модели, даже при наличии нескольких сотен членов ансамбля, сложно изолировать модельные различия в вынужденной реакции от внутренней изменчивости.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/36/24/JCLI-D-22-0937.1.xml

Авторы показывают, что право на адаптацию к изменению климата присутствует в комплексе ранее существовавших норм в области прав человека. Это существующее право обеспечивает чёткие принципы, позволяющие осуществлять адаптацию к изменению климата справедливыми и эффективными способами, обязывающими государства, среди прочего, отдавать приоритет тем, чьи права подвергаются наибольшему риску в результате изменения климата; максимизировать адаптационные способности людей; сохранять территорию для защиты суверенных прав народов; и обеспечить, чтобы сама практика адаптации не наносила ущерба правам человека. Закон о правах человека требует, чтобы эти обязательства выполнялись без дискриминации по каким-либо признакам, включая экономические суждения о экономической эффективности адаптации в небольших или отдалённых странах или сообществах.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s44168-023-00079-w

Засухи из океана на сушу (ЗОС), т.е. засухи, возникающие над океанами и мигрирующие на сушу, представляют собой недавно обнаруженное явление, имеющее серьёзные последствия для природы и человека. Однако влияние антропогенных выбросов на прошлые и будущие изменения в ЗОС и лежащие в их основе механизмы остаются неясными. Используя дефицит осадков минус испарение для определения глобальных ЗОС, авторы обнаружили, что ЗОС усилились из-за антропогенного изменения климата за последние 60 лет. Согласно будущему сценарию с высокими уровнями выбросов, ЗОС станут более частыми (+39,68%), постоянными (+54,25%), широко распространёнными (+448,92%) и серьёзными (+612,78%) во всём мире. Усиление ЗОС связано с уменьшением переноса влаги, вызванным субтропическими антициклонами в северном полушарии и сложными структурами циркуляции в южном полушарии. Снижение переноса влаги во время ЗОС в основном вызвано термодинамической реакцией атмосферы на глобальное потепление, обусловленное деятельностью человека. Эти результаты подчёркивают важность улучшения понимания этого типа засухи и принятия мер по смягчению последствий изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00523-y

Адаптация к изменению климата имеет первостепенное значение, но всё больше данных свидетельствует о том, что действия по адаптации сопряжены с рядом ограничений. Для реалистичной оценки будущих перспектив адаптации крайне важно понимать временные рамки, необходимые для преодоления этих ограничений. Авторы объединили данные о документально подтверждённой адаптации Глобальной инициативы по картированию адаптации с национальными макроиндикаторами и оценили будущие изменения в адаптационных ограничениях наряду с «Общими социально-экономическими путями», охватывающими широкий спектр будущих сценариев социально-экономического развития. По мнению авторов, даже при самом оптимистичном сценарии преодоление ключевых ограничений, которые будут ограничивать адаптацию на десятилетия вперёд, займёт намного больше времени после 2050 года, особенно в уязвимых странах. Сохранение адаптационных ограничений требует принятия жёстких мер по смягчению последствий, улучшения адаптации наряду с выделением целевого финансирования и активизацией усилий по решению проблем потерь и ущерба. Предложенный подход позволяет обосновать достоверные индикаторы, которые в дальнейшем можно использовать в усилиях по моделированию климата, улучшая представление об адаптации и её потенциале снижения риска.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-023-46931-1

Проведён климатологический анализ структуры летних арктических циклонов по данным реанализа с использованием подхода фазового пространства. Предложена схема классификации арктических циклонов в зависимости от того, является ли структура завихрённости в процессе развития преобладающей на нижнем (СЗНУ) или на верхнем уровне (СЗВУ). Во время роста циклоны СЗНУ (65,5%) демонстрируют асимметричные структуры с тёплым ядром, тогда как циклоны СЗВУ (34,5%) имеют асимметричные структуры с холодным ядром. Циклоны СЗНУ обычно имеют большую тепловую асимметрию во время роста. Однако переход к устойчивой осесимметричной структуре холодного ядра после зрелости характерен для летних арктических циклонов независимо от структуры в процессе роста. Циклоны СЗНУ обычно более сильны и преимущественно отслеживаются на российском побережье, где наблюдается высокая бароклинность, тогда как циклоны СЗВУ, как правило, более долговечны и преимущественно отслеживаются в тихоокеанском секторе, где они могут взаимодействовать с полярными вихрями тропопаузы. Это исследование обеспечивает платформу для дальнейших исследований различных классов арктических циклонов и связанных с ними опасных погодных условий и, в конечном итоге, для разработки концептуальных моделей.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL105993