Сравнение оценок поглощения углерода на основе моделей наземной биосферы (МНБ) с подходом «снизу вверх» с нисходящими («сверху вниз») атмосферными инверсиями помогает оценить, насколько хорошо мы понимаем обмен углекислого газа (CO₂) между атмосферой и земной биосферой. Предыдущие сравнения показали разную степень согласия между подходами «снизу вверх» и «сверху вниз», но они почти исключительно были сосредоточены на крупных, агрегированных масштабах (например, глобальных или континентальных), что давало ограниченное представление о причинах несоответствий. Здесь авторы исследуют, как согласованность, определяемая как разброс оценок суммарного экосистемного обмена (СЭО) внутри ансамбля MНБ или инверсий, варьируется в более мелких пространственных масштабах, от 1° × 1° до североамериканского континента. Также оценивается, насколько согласованность влияет на точность общих оценок СЭО, фильтруя модели на основе их согласия с изменчивостью, величиной и сезонностью наблюдаемых сокращений или увеличений содержания CO₂ в атмосфере. Обнаружено, что МНБ дают более последовательные оценки СЭО для большинства регионов и в большинстве масштабов по сравнению с инверсиями. Модели фильтрации с использованием показателей CO₂ в атмосфере приводят к существенному уменьшению ансамблевого разброса для МНБ, но не для инверсий. Это говорит о том, что разброс ансамблей, вероятно, не является надёжным показателем неопределённости, связанной с балансом углерода в Северной Америке в любом пространственном масштабе. Многообещающе, что применение показателей атмосферного CO₂ приводит к набору моделей со сходящимися оценками потоков по МНБ и инверсиям. В целом, показано, что многомасштабная оценка согласия между оценками СЭО «снизу вверх» и «сверху вниз», чему способствуют ограничения наблюдений в региональном масштабе, является многообещающим путём к выявлению мелкомасштабных источников неопределённости и улучшению как согласованности, так и точности ансамбля. Эти результаты помогают уточнить понимание углеродного баланса биосферы, особенно в масштабах, необходимых для информирования о региональной обратной связи между углеродом и климатом. 

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/5/JCLI-D-23-0385.1.xml   

Изучаются линейные тенденции меридионального переноса тепла в атмосфере (ПТА) с 1980 года в наборах данных атмосферных реанализов, связанных климатических моделей и климатических моделей, сосредоточенных только на атмосфере, с учётом исторических температур поверхности моря. Тенденции ПТА разделяются на вклады трёх компонентов циркуляции: (i) переходных вихрей, (ii) стационарных вихрей и (iii) средней меридиональной циркуляции. Все реанализы и модели сходятся во мнении о характере тенденций ПТА в Южном океане, что обеспечивает уверенность в тенденциях в этом регионе. В реанализах наблюдается устойчивое увеличение магнитуды переходных вихрей ПТА в Южном океане, которое хорошо воспроизводится моделями, сосредоточенными только на атмосфере, в то время как совмещённые модели показывают тенденции меньшей величины. Это говорит о том, что характер трендов температуры поверхности моря способствует появлению переходных вихревых трендов ПТА в этом регионе. В тропиках обнаружены большие различия между тенденциями среднемеридиональной циркуляции ПТА в моделях и реанализах, которые авторы связывают с расхождениями в тенденциях тропических осадков. В Северном полушарии найдено меньше свидетельств крупномасштабных тенденций и большая неопределённость, но отмечено несколько регионов с несоответствиями между результатами моделей и реанализов, имеющими динамические объяснения. На протяжении всего исследования обнаруживается сильная компенсация между различными компонентами ПТА, особенно в Южном океане, где тренды переходных вихрей ПТА хорошо компенсируются тенденциями среднемеридиональной циркуляции ПТА, что приводит к относительно небольшим общим тенденциям ПТА. Это подчёркивает важность рассмотрения изменений ПТА в целом, а не каждого компонента ПТА по отдельности.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/5/JCLI-D-23-0385.1.xml

Изучаются доминирующие особенности эволюции атмосферной циркуляции, связанные с экстремальными волнами тепла в России летом 2010 и 2016 годов соответственно, и их возможная связь с таянием морского льда в Арктике. Результаты показывают, что в российском регионе (20–70° в.д., 45–65° с.ш.) наблюдалось продолжительное 44-дневное событие экстремальных волн тепла с 4 июля по 16 августа 2010 г. и 26-дневное событие со 2 по 27 августа 2016 г. Сопутствующие аномалии атмосферной циркуляции характеризуются летней аномалией арктического холода в средней и нижней тропосфере и аномалией антициклонической циркуляции над Уральскими горами. Модельные эксперименты, учитывающие летние аномалии морского льда в Арктике, воспроизводят основные характеристики наблюдений. Наблюдения и численное моделирование показывают, что летняя арктическая аномалия морского льда способствует формированию летней арктической аномалии холода, которая часто сопровождается усилением бароклинности на большей части арктической тропосферы, а также увеличением и уменьшением меридионального градиента температуры в высоких и средних широтах, соответственно. Такая конфигурация усиливает западные ветры над большей частью Арктики и ослабляет зональные западные ветры над южным Уралом. Этот аномальный зональный характер ветра создаёт фоновые условия для устойчивой положительной аномалии высоты геопотенциала в средней и нижней тропосфере, что динамически способствует преобладанию явлений экстремальных волн тепла в России. Более того, по сравнению с 2016 г., более слабая аномалия меридионального потенциального градиента завихрённости летом 2010 г. продлила сохранение Уральского блокирования, что может приводить к более длительным событиям экстремальных волн тепла в России.

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/5/JCLI-D-23-0087.1.xml

Точное представление углеродного цикла океана в моделях системы Земли имеет важное значение для понимания эволюции океанических стоков CO₂ в условиях выбросов CO₂ и глобального потепления. Ключевая неопределённость возникает из-за неспособности моделей системы Земли явно отображать мезомасштабные вихри. Чтобы устранить это ограничение, авторы проводят эксперименты по разрешению вихрей поглощения CO₂ в условиях глобального потепления в идеализированной модели океана в средних широтах. По сравнению с аналогичными экспериментами с более грубым разрешением показано, что сток CO₂ в экспериментах с вихревым разрешением на 34% больше. 80% этого увеличения связано с более эффективным антропогенным поглощением CO₂ из-за более сильной меридиональной термохалинной циркуляции. Остальное является результатом более слабого сокращения поглощения CO₂, связанного с меньшим снижением меридиональной термохалинной циркуляции в условиях глобального потепления. Хотя эти результаты являются лишь частью общей реакции на изменение климата, они подчёркивают важность точного представления мелкомасштабных океанских процессов для более точной оценки поглощения CO₂.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL106172

Изменение климата обостряет необходимость озеленения городов и связанных с ним выгод для окружающей среды и благосостояния человека. Деревья могут помочь смягчить городскую жару, но необходимо более детальное понимание охлаждающего эффекта зелёной массы для принятия управленческих решений и использования деревьев в качестве эффективной инфраструктуры для адаптации к климату. Авторы исследовали, как городские деревья влияют на летнюю температуру воздуха вдоль тротуаров в районе Такомы, штат Вашингтон, США, и в какой степени городские деревья снижают риски высоких летних температур (т.е. уровни, регулируемые государственными правилами воздействия тепла на открытом воздухе, предназначенные для снижения заболеваний). Температура воздуха варьировалась в среднем на 2,57°C по всей территории, учитываемой в исследовании, а вероятность того, что дневные температуры превысят регулируемые пороговые значения высоких температур, была до пяти раз выше в местах без навеса в пределах 10 м по сравнению с местами со 100% покрытием. Температура воздуха линейно уменьшалась с увеличением покрова в пределах 10 м, что позволяет предположить, что каждая единица добавленного древесного покрова может способствовать охлаждению воздуха. Эти результаты подчёркивают ценность деревьев в смягчении последствий городской жары, особенно с учётом ожидаемого потепления, вызванного изменением климата. Защита существующих городских деревьев и увеличение древесного покрова (например, путём посадки уличных деревьев) являются важными действиями по повышению устойчивости городских территорий к изменению климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-024-51921-y

С 2007 года над Северным Ледовитым океаном появляются беспрецедентные морские волны тепла. Авторы определяют долю вероятности масштабов арктических морских волн тепла, связанную с воздействием парниковых газов. Результаты показывают, что арктические морские волны тепла в первую очередь вызваны резким отступлением морского льда, совпадающим с максимальными нисходящими потоками радиации. До 82% изменчивости температуры поверхности моря над мелководными арктическими окраинными морями, где склонны возникать морские волны тепла, можно объяснить суммарным накоплением сезонного приземного теплового потока в океане. Анализ атрибуции событий показывает, что 103-дневное событие 2020 года – самое интенсивное (4°С), зарегистрированное до сих пор в Арктике – было бы исключительно маловероятным в отсутствие воздействия парниковых газов с точки зрения как интенсивности, так и продолжительности. Дальнейшие результаты предполагают, что если выбросы парниковых газов продолжат расти вместе с расширением площади однолетнего льда, то умеренные морские волны тепла в Арктике, скорее всего, будут постоянно повторяться.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-024-01215-y

Чтобы лучше понять вклад различных внешних факторов в прошлые и будущие изменения глобального и регионального климата, в этой статье исследуется влияние природных и антропогенных воздействий на исторические и будущие изменения глобальной температуры приземного воздуха с помощью модели DAMIP в рамках проекта CMIP6. Результаты показывают, что антропогенное воздействие можно надежно обнаружить и отделить от реакции на естественное внешнее воздействие с 1970-х годов. Наблюдаемые изменения в потеплении с 1950-х годов в первую очередь объясняются воздействием парниковых газов. Антропогенное воздействие способствует устойчивой тенденции потепления на 0,1–0,2°C за десятилетие на всей территории суши в период 1951–2020 гг., а кумулятивное потепление к 2011–2020 гг. (по сравнению с 1901–1930 гг.) составляет 1,0–1,6°C. Эти атрибутивные потепления в основном охватывают наблюдаемые тенденцию потепления на ~ 0,18°C за десятилетие в 1951–2012 гг. и потепление на 1,59°C к 2011–2020 гг. (по сравнению с 1850–1900 гг.) для глобальной суши, о которых сообщается в Пятом и Шестом докладах МГЭИК соответственно. По прогнозам, к концу XXI века антропогенное потепление увеличится на 3–6°C для большей части суши по сценарию SSP2-4.5, особенно в высоких широтах Северного полушария, наряду с увеличением среднего и повсеместного сглаживания функции распределения вероятностей. Согласно прогнозам, выхолаживающий эффект антропогенных аэрозолей снизится лишь незначительно: с 0,7°C в 2011–2020 гг. до 0,6°C к концу XXI века в рамках сценария SSP2-4.5.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-024-03686-6

Изменение климата приведёт к активизации атмосферных рек и усугубит экстремальные осадки во всём мире.
Ленты водяного пара, называемые атмосферными реками, проходят через тропосферу, перемещая влагу планеты от экватора к полюсам. На эти воздушные водные пути приходится около 20–30% годового количества осадков, дождя и снега, в некоторых частях Европы и США и более 40% в Восточной Азии в тёплое время года в этом регионе.
Прогнозируется, что изменение климата изменит время и распределение атмосферных рек, потенциально перераспределяя глобальные запасы воды. Zhang et al. использовали набор климатических моделей из проекта CMIP6, чтобы изучить, как распространённость атмосферных рек уже изменилась и будет продолжать меняться в условиях глобального потепления с 1980 по 2099 гг.
Исследователи обнаружили, что повышение температуры поверхности будет продолжать увеличивать содержание влаги в воздухе, что приведёт к увеличению количества атмосферных рек в целом. В глобальном масштабе это увеличение составит 84% в период с декабря по февраль и 113% – с июня по август при продолжающемся интенсивном использовании ископаемого топлива. При средних выбросах парниковых газов оно увеличится на 34% и 46% за те же периоды времени. В северной части Индийского океана произойдёт наиболее существенное увеличение: частота атмосферных рек удвоится или, возможно, даже утроится. В Гренландии также будет заметный подъём: интервал между атмосферными реками сократится в среднем с 59 дней до 30–41 дня, в зависимости от того, как будет развиваться потребление ископаемого топлива.
Для регионов, не привыкших к обильным осадкам, эти сдвиги могут оказаться катастрофическими. Внезапное увеличение количества осадков может привести к сильному повреждению инфраструктуры, что обусловит разрушительные наводнения. Потенциальные последствия «не следует недооценивать», пишут исследователи. (Journal of Geophysical Research: Atmospheres, https://doi.org/10.1029/2023JD039359, 2024).

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/the-escalating-impact-of-global-warming-on-atmospheric-rivers

Изменчивость ледяных щитов Антарктики и Гренландии происходит в различных временных масштабах и важна для прогнозов повышения уровня моря; однако существуют существенные неопределённости относительно будущих изменений массы ледникового покрова. В этом обзоре исследуется степень, в которой краткосрочные колебания и экстремальные гляциологические явления отражают долгосрочную эволюцию ледниковых щитов и реакцию на продолжающееся изменение климата. Краткосрочные (десятилетние или более короткие) изменения атмосферных или океанических условий могут вызвать усиление обратных связей, повышающих чувствительность ледниковых щитов к изменению климата. Например, изменчивость таяния, вызванного океаном и атмосферой, может вызвать истончение льда, отступление и/или разрушение шельфовых ледников, отступление линии заземления и ускорение ледяных потоков. Антарктический ледниковый щит особенно подвержен усиленному таянию и разрушению ледникового покрова из-за теплых океанских течений, что может усугубляться увеличением изменчивости климата. В Гренландии с 2012 года наблюдаются как высокие, так и низкие аномалии таяния, что подчёркивает влияние повышенной межгодовой изменчивости климата на экстремальные гляциологические явления и эволюцию ледникового покрова. Неспособность адекватно учесть такую изменчивость может привести к искажённым прогнозам потери массы льда за несколько десятилетий. Поэтому будущие исследования должны быть направлены на улучшение наблюдений и качества моделей климата и океана, а также на разработку сложных моделей ледникового покрова, которые напрямую учитывают данные наблюдений и могут фиксировать динамические изменения льда в различных временных масштабах.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-023-00509-7

Учёт и прогнозирование содержания углерода в почве играют ключевую роль в создании систем поддержки принятия решений для землепользователей, продающих углеродные кредиты, в духе соглашений Парижского и Киотского протоколов. Для составления таких отчётов и прогнозов землепользователи обычно полагаются на сложные в вычислительном отношении модели, основанные на разреженных наборах данных. Сложность модели и разреженность данных могут привести к чрезмерной подгонке, что приведёт к неточным результатам при прогнозировании на основе новых данных. Разработчики моделей решают проблему чрезмерной подгонки, упрощая свои модели и сокращая число параметров, а в нынешнем контексте это может означать игнорирование некоторых компонентов почвенного органического углерода (ПОУ). В этом исследовании авторы представляют две новые модели ПОУ и новую модель, подобную RothC, и исследуют, как компоненты ПОУ и сложность моделей ПОУ влияют на прогноз ПОУ при наличии небольших и разреженных данных временных рядов. Они разрабатывают методы выбора, которые могут определить модель углерода в почве с наилучшей прогностической эффективностью в свете имеющихся данных. Благодаря этому анализу обнаружено, что обычно используемые сложные модели углерода в почве при наличии скудных данных временных рядов могут переоценивать, а более простые модели - давать более точные прогнозы.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-024-53516-z