С ростом глобального интереса к молекулярному водороду как замене ископаемого топлива всё больше внимания уделяется потенциальным утечкам водорода в атмосферу и их последствиям для окружающей среды. Водород не является непосредственно парниковым газом, но его химические реакции изменяют содержание парниковых газов: метана, озона и стратосферного водяного пара, а также аэрозолей. Авторы использовали модельный ансамбль из пяти глобальных моделей химии атмосферы для оценки 100-летнего временного горизонта Потенциала Глобального Потепления (GWP100) водорода, оценив его в 11,6 ± 2,8 (одно стандартное отклонение). Диапазон неопределённости охватывает поглощение почвой, фотохимическое производство водорода, время жизни водорода и метана и обратную связь гидроксильных радикалов с метаном и водородом. Изменения, вызванные водородом, устойчивы в разных моделях. Будет важно свести к минимуму утечки водорода, чтобы воспользоваться преимуществами перехода на водородную экономику.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-023-00857-8

Набор данных «ICESat-2 River Surface Slope» (IRIS) в глобальном масштабе включает средние и экстремальные уклоны водной поверхности, полученные на основе наблюдений ICESat-2 в период с октября 2018 г. в дополнение к 121 583 ссылкам из базы данных «SWOT Mission River» (SWORD). Чтобы в полной мере воспользоваться уникальной геометрией измерения ICESat-2 с шестью параллельными лидарными лучами, уклон водной поверхности определяется по парам лучей или по отдельным лучам, в зависимости от угла пересечения орбиты космического корабля и центральной линии реки. Сочетание обоих подходов максимизирует пространственный и временной охват. IRIS можно использовать для исследования динамики рек, оценки их стока и корректировки временных рядов уровня воды по данным спутниковой альтиметрии для смещения наземных траекторий. Кроме того, ссылаясь на SWORD как на общую базу данных, IRIS можно использовать в сочетании с наблюдениями недавно запущенной миссии SWOT.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02215-x

Почвы в районе многолетней мерзлоты на протяжении тысячелетий служили поглотителями углерода. В результате глобального потепления почвы многолетней мерзлоты оттаивают, что может привести к выбросу парниковых газов, таких как метан (CH₄) и двуокись углерода (CO₂). Однако в предыдущих инкубационных исследованиях не учитывалась мелкомасштабная пространственная неоднородность образования парниковых газов. Здесь авторы использовали эксперимент анаэробной инкубации для имитации таяния многолетней мерзлоты на разрезе от возвышенности Едома до поймы на острове Курунгнах. Потенциальное образование CO₂ и CH₄ измеряли во время инкубации деятельного слоя и вечномерзлых почв при 4 и 20°C, сначала в течение 60 дней (приблизительная продолжительность вегетационного периода), а затем в течение одного года. Параллельно проводилась оценка содержания метаногена для первых 60 сут. Образцы едомы из кернов возвышенностей и склонов оставались в лаг-фазе во время моделирования вегетационного периода, в то время как образцы, взятые в пойме, показали высокую продукцию CH₄ (6,5×10³ мкг CH₄-C г⁻¹ C) и CO₂ (6,9×10³ мкг CO₂-C г⁻¹ C) при 20°C. Образцы едомы из слоя многолетней мерзлоты начали продуцировать CH₄ через 6 месяцев инкубации. Авторы пришли к выводу, что положение в ландшафте является ключевым фактором, вызывающим образование CH₄ в течение вегетационного периода на острове Курунгнах.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/20/2049/2023/

Набор данных d4PDF-WaveHs представляет собой первый большой ансамбль использованных в одной модели начальных условий исторической значимой высоты океанских волн (Hs) в глобальном масштабе. Он был создан с использованием усовершенствованной статистической модели с предикторами, полученными из японского ансамбля исторических оценок давления на уровне моря d4PDF. Набор d4PDF-WaveHs предоставляет 100 реализаций Hs за период 1951–2010 гг. (следовательно, данные за 6000 лет) на широтно-долготной сетке 1° × 1°. Было проведено техническое сравнение качества модели с современным реанализом и другими историческими наборами волновых данных в глобальном и региональном масштабах. d4PDF-WaveHs предоставляет уникальные данные для лучшего понимания малоизвестной роли внутренней изменчивости климата в климате океанских волн, которое можно использовать для более точной оценки сигналов тренда. Он также обеспечивает лучшую выборку экстремальных событий. В целом, это имеет решающее значение для правильной оценки воздействия волн, таких как экстремальные уровни моря, на низменные населённые прибрежные районы. Этот набор данных может представлять интерес для различных исследователей, инженеров и заинтересованных сторон в области науки о климате, океанографии, управления прибрежными районами, морских инженерных работ и освоения энергетических ресурсов.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02058-6

Земная суша сохнет по мере потепления, но неясно, насколько она «слишком» сухая.
При низкой влажности почвы испарение ограничено. Условия этого режима с ограниченной влажностью могут усугубить экстремальные погодные явления, включая засухи и периоды сильной жары. В новой работе Hsu et al. исследовали, как глобальное потепление влияет на влажность почвы. Они обнаружили, что хотя изменение климата приведёт к обезвоживанию почвы, неясно, насколько сухая почва может стать слишком сухой.
Исследователи использовали несколько климатических моделей проекта CMIP6, и обнаружили, что если содержание двуокиси углерода будет увеличиваться на 1% каждый год, примерно через 125 лет почвы высохнут и мир станет гораздо более сухим. Тем не менее, модели расходились во мнениях относительно порога, при котором Земля станет системой с более ограниченной влажностью, — значения, называемого критической влажностью почвы. Этот порог зависит от множества факторов как на суше, так и в атмосфере.
Критическая влажность почвы оказывает широкомасштабное воздействие на круговорот воды, климат, экосистемы и общество. Твёрдое знание этого значения улучшит климатические модели и нарисует более полную картину будущего Земли.
(Earth’s Future, https://doi.org/10.1029/2023EF003511, 2023)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/climate-change-is-drying-out-earths-soils

В шестом оценочном докладе МГЭИК сделан вывод о том, что Арктика, по прогнозам в рамках CMIP6, будет в среднем практически свободной ото льда в сентябре ближе к середине века при сценариях промежуточных и высоких выбросов парниковых газов, но не при сценариях низких выбросов. Авторы, используя подход атрибуционного анализа, показывают, что доминирующее влияние увеличения выбросов парниковых газов на площадь арктического морского льда обнаруживается в трёх наборах данных наблюдений во все месяцы года, но в среднем недооценивается моделями CMIP6. Масштабируя реакцию моделей морского льда на парниковые газы, чтобы наилучшим образом соответствовать наблюдаемой тенденции в подходе, подтверждённом в ходе испытаний несовершенной модели, они прогнозируют, что Арктика будет свободна ото льда в сентябре при всех рассмотренных сценариях. Эти результаты подчёркивают глубокое воздействие выбросов парниковых газов на Арктику и демонстрируют важность планирования и адаптации к сезонному освобождению Арктики ото льда в ближайшем будущем.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-38511-8

Авторы рассматривают изменения в облачности и облачной обратной связи между фазами 5 (AMIP5) и 6 (AMIP6) проекта взаимного сравнения атмосферных моделей. Каждая модель возмущается путём равномерного повышения температуры поверхности моря на 4 К. Смоделированные доля облачности, возмущённые состояния и радиационные облачные ядра используются для получения облачной обратной связи в коротковолновом, длинноволновом диапазонах, а также суммарной (Net). По сравнению с AMIP5 доля облачности в AMIP6 увеличивается на 9,1%, а возмущение приводит к уменьшению на 0,25%. Суммарная облачная обратная связь в верхней части атмосферы почти удвоилась (174%). Статистические тесты подтверждают, что это изменение в основном связано с усилением коротковолновой радиации у поверхности из-за облачной обратной связи, вызванной оптически толстыми облаками среднего и нижнего ярусов. Вклад атмосферной компоненты Net (12%) связан с усилением атмосферной обратной связи длинноволновой радиации с облаком, которая, вероятно, играет роль в ослаблении (усилении) меридионального атмосферного переноса энергии на север (на юг), в то время как у поверхности верно обратное. Существенное усиление облачной обратной связи в верхней части атмосферы в первую очередь способствует повышению чувствительности климата. Распространение облачной обратной связи в AMIP6 сравнимо с таковым в AMIP5.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/6/978

Экстремальные атмосферные реки (ЭАР) являются причиной большей части сильных осадков и катастрофических наводнений в прибрежных районах средних широт. Однако современные климатические модели без разрешения вихрей сильно недооценивают (~ 50%) ЭАР, что создаёт значительную неопределённость в их будущих прогнозах. Здесь, используя беспрецедентный набор вихреразрешающих расчётов модели системы Земли с высоким разрешением, авторы показывают, что способность моделей воспроизводить ЭАР значительно улучшилась (несмотря на небольшое завышение оценки ~ 10%), а число ЭАР увеличивается почти линейно с повышением температуры. В соответствии со сценарием потепления «Репрезентативная траектория концентрации 8.5» к концу XXI века произойдут глобальное удвоение или более случаев этого явления, интегрированный перенос водяного пара и осадков, связанных с ЭАР, и более концентрированное утроение случаев ЭАР, обрушившихся на сушу. Также продемонстрировано, что взаимосвязь между ЭАР и штормами будет уменьшаться в условиях потепления климата, что может повлиять на предсказуемость будущих ЭАР.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-38980-x

Глобальные гидрологические модели предоставляют заинтересованным сторонам и лицам, определяющим политику, ключевую информацию, описывающую прошлые, настоящие и будущие водные циклы. Неточность в оценках глобальных гидрологических моделей, то есть в результатах моделирования, плохо соответствующих наблюдениям, приводит к неопределённости, препятствующей качественной поддержке принятия решений. Улучшенная оценка параметров является одним из ключей к более точной работе глобальных моделей. Здесь представлен эффективный и прозрачный способ понимания управления параметрами глобальных гидрологических моделей с использованием анализа глобальной чувствительности. В этом анализе использована глобальная гидрологическая модель WaterGAP3. Обнаружено, что наиболее влиятельными параметрами в 50% из 347 бассейнов по всему миру являются параметры модели, которые традиционно не учитывались при калибровке этой модели. Важность параметра варьируется в пространстве и между метриками. Например, параметр, контролирующий скорость потока подземных вод, влияет на характеристики, связанные с кривой продолжительности потока, но не на традиционные статистические показатели. Параметры, связанные с эвапотранспирацией и высокими стоками, демонстрируют неожиданное поведение, т.е. параметр, определяющий потенциальную эвапотранспирацию, влияет на высокие стоки больше, чем другие параметры, которые, как ожидалось, будут иметь значение. Такое неожиданное поведение предполагает, что структуру модели можно улучшить. Также обнаружено, что атрибуты бассейнов объясняют пространственную изменчивость важности параметров лучше, чем климатические зоны Кёппен-Гейгера. В целом, полученные результаты показывают, что анализ глобальной чувствительности может эффективно воздействовать на оценку параметров в глобальных гидрологических моделях и направлять улучшение структуры модели. Таким образом, использование анализа глобальной чувствительности для улучшения оценки параметров обеспечивает более точное моделирование глобального водного цикла и более надёжную информацию для заинтересованных сторон и политиков.

Ссылка: https://www.researchgate.net/publication/371262921_Towards_parameter_estimation_in_global_hydrological_models