ВМО проводит международный симпозиум по предлагаемой Глобальной инфраструктуре мониторинга парниковых газов для информирования о действиях по снижению уровней углекислого газа и других газов, удерживающих тепло в атмосфере и способствующих повышению температуры.

Постоянный, скоординированный глобальный мониторинг концентраций и потоков парниковых газов жизненно важен для того, чтобы помочь понять и устранить движущие силы изменения климата и способствовать выполнению Парижского соглашения.

Хотя ВМО работает в области парниковых газов в течение нескольких десятилетий, многие продукты и наборы данных, имеющие решающее значение для обеспечения международной политики в области климата, поддерживаются только исследовательским сообществом. В настоящее время отсутствует всеобъемлющий и своевременный международный обмен данными наземных и космических наблюдений за парниковыми газами. Существует также потребность в улучшении сотрудничества по разработке моделей и генерации информации для поддержки принятия решений в глобальном масштабе. Некоторые правительства и международные организации проводят специальные мероприятия по мониторингу и поддерживают наборы данных, но чрезмерно полагаются на финансирование исследований при отсутствии механизма управления.

Трёхдневный симпозиум направлен на то, чтобы собрать различные части мозаики в единую структуру для устойчивой, координируемой на международном уровне инфраструктуры мониторинга.

Более 250 экспертов из исследовательских и оперативных сообществ, космических агентств, метеорологических служб, сообществ по наблюдению за океаном и климатом, научных кругов и партнёров ООН принимают участие в сессии в штаб-квартире ВМО.

«Эта инициатива призвана сыграть очень важную роль, — сказал Мишель Жан (Michel Jean), президент Комиссии ВМО по инфраструктуре. «Речь идёт о превращении системы в нечто гораздо более простое и более скоординированное, чем то, что мы имеем сейчас. Роль ВМО в этих запланированных глобальных усилиях по инфраструктуре мониторинга парниковых газов заключается в том, чтобы созвать мировое сообщество и обеспечить международную координацию».

Углеродный цикл

Предлагаемая система мониторинга улучшит понимание углеродного цикла и поможет уменьшить неопределённость в оценках мощности природных источников и стоков, например, биосферы, океана и районов многолетней мерзлоты. Понимание полного углеродного цикла жизненно важно для планирования мероприятий по смягчению последствий, поскольку изменение климата определяется общим количеством парниковых газов в атмосфере, независимо от их происхождения (природного или антропогенного).

«Предлагаемая инфраструктура мониторинга парниковых газов обеспечит прочную основу для шагов по смягчению последствий, предпринимаемых Сторонами Парижского соглашения, и позволит им отслеживать и понимать эффективность своих действий», — сказал Ларс Питер Риишойгаард (Lars Peter Riishojgaard), представляющий ВМО. «Это повысит качество национальных кадастров выбросов парниковых газов и дополнит данные, доступные для Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Нам нужно предоставлять более качественную и полезную информацию, если мы серьёзно настроены изменить курс».

Это будет подход «сверху-вниз» в оценке потоков, основанный на существующих возможностях наземных и космических наблюдений и моделирования и обеспечивающий своевременный обмен всеми данными.

Усилия по глобальной координации, необходимые для развития этой инфраструктуры, обеспечили успех в прогнозировании погоды и мониторинге климата и воплощены в созданной 60 лет назад Всемирной службе погоды ВМО и её широко известной Глобальной службе атмосферы.

Научно-исследовательская деятельность ВМО в области парниковых газов началась в 1975 г., а в 2015 г. была введена концепция «наука для обслуживания» с принятием резолюции Конгресса об Интегрированной глобальной информационной системе по парниковым газам.

Бюллетень ВМО по парниковым газам предоставляет ООН для переговоров по изменению климата ежегодные обновлённые данные об атмосферных концентрациях основных долгоживущих газов (двуокиси углерода, метана и закиси азота), которые постоянно бьют новые рекорды.

В новом исследовании, опубликованном Метеорологическим бюро Великобритании, говорится, что рост концентрации CO₂ был бы ещё выше, если бы не трёхлетняя продолжительность Ла-Нинья, которая оказала временное охлаждающее воздействие и способствовала поглощению тропическими лесами и другой растительностью большего количества углекислого газа, чем обычно. Но там говорится, что это только временное явление и что необходимо быстро сократить выбросы, чтобы глобальное потепление было ограничено 1,5°C.

Самая большая проблема нашего времени

«Изменение климата является самой насущной и долгосрочной проблемой нашего времени, и безотлагательность действий по борьбе с изменением климата никогда не была более важной. Без понимания того, как меняется наш климат, и рисков, которые принесут эти изменения, мы не можем планировать будущее, устойчивое к изменению климата», — сказал Хьюго Цункер (Hugo Zunker) из Европейской комиссии.

ЕС взял на себя обязательство сократить выбросы двуокиси углерода на 55% к 2030 году и достичь нулевого уровня выбросов к 2050 году. Европейский «Зелёный курс» интегрирует политику в области изменения климата во все другие области политики, чтобы инициировать переход к устойчивым обществу и экономике.

На симпозиуме было рассказано о том, как Copernicus, потенциал ЕС по мониторингу и проверке антропогенных выбросов CO₂, направлен на поддержку разработки политики с помощью информации об уровнях и тенденциях выбросов, основанной на анализе независимых наблюдений за атмосферой концентрацией CO₂, полученных с помощью специальных космических датчиков с высоким временным и пространственным разрешением по всему миру.

В Соединённых Штатах у NASA есть система мониторинга выбросов углерода, а NOAA разрабатывает прототип оперативной системы оценки выбросов парниковых газов.

Китай, Япония и Республика Корея активно участвуют в наблюдениях за парниковыми газами в Азии, а Австралия также разрабатывает сеть наблюдений.

Эксперты из исследовательского сообщества выступили с докладами о прогрессе и возможностях, а также о существующих пробелах и проблемах.

Симпозиум следует за решением Исполнительного совета ВМО в июне 2022 года о разработке архитектуры глобальной инфраструктуры мониторинга парниковых газов. Предложения и концептуальный документ, разработанные на Симпозиуме, будут представлены на заседании Исполнительного совета ВМО в феврале и на Всемирном метеорологическом конгрессе в полном составе в июне 2024 г.

Ссылка: https://public.wmo.int/en/media/news/global-greenhouse-gas-monitoring-infrastructure-takes-shape 

Новое исследование показало, что тропические почвы выделяют азот в основном в виде инертного молекулярного азота, а не в виде парниковых газов.

Азот меняет форму по мере того, как он циркулирует между воздухом, почвой и организмами. Почвы, например, выделяют азот либо в виде инертного молекулярного азота (N₂), преобладающего в нашей атмосфере, либо в виде оксида азота (NO) или закиси азота (N₂O), парниковых газов, которые её нагревают. 

Понимание того, какие типы выбросов газообразного азота происходят из почвы, важно для управления выбросами парниковых газов и определения баланса азота в глобальном масштабе. Но поскольку атмосфера Земли изобилует газообразным азотом, может быть трудно измерить небольшие выбросы N₂ из почвы на фоне высоких фоновых концентраций. 

Алмараз и др. (Almaraz et al.) направились в Пуэрто-Рико, чтобы лучше понять, как тропические почвы выделяют азот - в виде N₂ или N₂O. Они обнаружили, что в почвенных выбросах преобладает N₂, но точное соотношение зависит от топографии и влажности почвы. 

Исследователи взяли пробы почвы в Экспериментальном лесу Лукильо в Пуэрто-Рико с различными топографическими уклонами, включая долины и хребты, а также склоны, лежащие между ними. В лаборатории они инкубировали образцы в искусственной атмосфере, заменяя азот почвы смесью кислорода и гелия. Этот метод позволил исследователям измерить формы азота, покидающего почву. 

Они обнаружили, что в образцах преобладает N2. Кроме того, влажные долины выделяют больше N₂, NO и N₂O, чем аэрируемые хребты и склоны. По оценкам авторов, в общей сложности почвы тропических лесов выделяют около 37 кг азота на гектар в год, причём 99% газа составляет N₂. 

Исследователи предполагают, что прежде потоки N₂ могли недооцениваться в низменных тропических лесных ландшафтах, и призывают к переоценке балансов азота в свете этих новых результатов. (Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, https://doi.org/10.1029/2022JG007210, 2023)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/how-much-greenhouse-gas-do-tropical-soils-emit

Реакция общего содержания озона (ОСО) в Европе на экстремальное истощение арктического озона в 2020 году была изучена путём анализа наземных наблюдений на 38 европейских станциях. Снижение содержания озона на самой северной станции, Ню-Олесунн (Ny-Ålesund, 79° с.ш.), составило около 43% по климатологическим данным за более чем 30 лет. Величина снижения уменьшалась примерно на 0,7% град^-1 по мере продвижения на юг и достигла почти 15% на 40° с.ш. Кроме того, было обнаружено, что вариации ОСО на каждой из выбранных станций в марте-мае были аналогичны наблюдаемым в Ню-Олесунне, но с задержкой, увеличивающейся примерно до 20 дней в средних широтах с градиентом примерно 0,5 сут град^–1. Распределения реконструированных аномалий ОСО по сектору, охватывающему большую территорию Европы, показывают уменьшение содержания озона, начавшееся с севера в начале апреля 2020 года и распространившееся на юг. Было показано, что такое поведение аналогично тому, которое наблюдалось после истощения арктического озона в 2011 г. Динамика стратосферы в марте-мае 2011 г. и в течение 2020 г. свидетельствовала о том, что миграция бедных озоном воздушных масс из полярных областей на юг после разрушения вихря вызвала наблюдаемые отклики озона. Краткий обзор отношений смеси озона на трёх стратосферных уровнях показал исключительную силу эпизода 2020 года. Несмотря на более сильную и продолжительную потерю арктического озона в 2020 году, анализ в этой работе указывает на аналогичную реакцию озона на широтах ниже 50° с.ш. на явления 2011 и 2020 годов.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022JD037581

Главные темы номера:

• Росгидромет, национальный координатор по Рамочной конвенции ООН об изменении климата, представил в секретариат Конвенции 8-е Национальное сообщение Российской Федерации
• В Госдуме РФ предложили создать комплексный федеральный проект адаптации к изменениям климата с четкими целями и бюджетом
• Предварительные оценки температурного режима на территории РФ за 2022 год

Также в выпуске:

• • • Встреча представителей Минэкономразвития России, Росгидромета, экспертного и научного сообществ
    • Члены экспертного совета по устойчивому развитию при Минэкономразвития России подвели итоги работы с бизнесом по вопросам «зеленого» и устойчивого развития за 2022 год
    • Сбербанк проанализировал будущее климатической повестки в банках России и других стран
    • ИГКЭ Росгидромета опубликовал «Обзор фонового состояния окружающей природной среды на территории стран СНГ за 2021 г.»
    • Россия во главе Арктического совета провела в 2022 году свыше 40 мероприятий по ключевым направлениям арктической повестки
    • Соглашение ЕС по борьбе с изменениями климата противоречит международному праву, заявил вице-спикер СФ Константин Косачёв
    • Новые публикации в российских и зарубежных научных изданиях
    • Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш на пресс-конференции по итогам года призвал к действиям в области борьбы с изменением климата

«Изменение климата»  №100, декабрь-январь 2023 г.

Зимний и весенний стратосферный полярный вихрь в Северном полушарии 2019/2020 гг. был исключительно сильным, холодным и устойчивым, что привело к рекордному истощению арктического озона и способствовало аномально тёплой погоде в средних широтах. Признаки аномального переноса в вихре были очевидны с момента его осеннего развития. Специальный выпуск посвящён описанию эволюции и структуры необычного стратосферного вихря осенью/зимой/весной 2019/2020 гг., а также исследованию его причин и последствий. Темы включают: подробные метеорологические описания характеристик и эволюции стратосферных вихрей 2019/2020 гг. в контексте волновых потоков и других атмосферных режимов изменчивости; аномальный перенос в стратосферном вихре; диагностика и исследование химии нижней полярной стратосферы, включая полярные стратосферные облака и экстремальные значения содержания озона; тропосферные/поверхностные предвестники и обратные связи; воздействие на поверхность нисходящих потоков стратосферы/тропосферы; влияние на арктический поток в верхней тропосфере и обмен между стратосферой и тропосферой; связь с аномальными вариациями квазидвухлетней осцилляции в 2020 г.; последствия для субсезонной и сезонной предсказуемости; возможные связи с изменением климата и/или климатическими интервенциями.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/toc/10.1002/(ISSN)1944-8007.ARCTICSPV

В условиях изменения климата виды, неспособные сохранить свою нишу за счёт смещения ареалов, в значительной степени для адаптации и сохранения зависят от генетической изменчивости. Прогнозы геномной уязвимости используются для выявления популяций, в которых отсутствуют необходимые вариации, особенно в генах, связанных с климатом. Однако гибридизация как источник новой адаптивной изменчивости обычно игнорируется в исследованиях геномной уязвимости. Авторы оценили модели экологических ниш и геномную уязвимость близкородственных видов радужниц (Melanotaenia spp.) в условиях градиента высот во влажных тропиках Австралии. Гибридные популяции между широко распространённым видом и несколькими эндемичными видами с узким ареалом показали меньшую уязвимость к прогнозируемому климату по сравнению с чисто узкими эндемиками. Перекрытия между интрогрессивными и адаптивными геномными областями согласовывались с сигналом адаптивной интрогрессии*. Эти результаты подчеркивают часто недооцениваемую природоохранную ценность гибридных популяций и указывают на то, что адаптивная интрогрессия может способствовать эволюционному спасению видов с узкими экологическими ареалами.

*Интрогрессия - приобретение особями одного вида генов от других при межвидовой гибридизации и последующем возвратном скрещивании гибридов с особями одного из родительских видов. 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-022-01585-1

Многолетняя мерзлота может содержать большое количество органических веществ и грунтового льда, а торф играет важную роль в её деградации. Многолетняя мерзлота деградирует из-за потепления климата, что может привести к выбросу углерода в виде парниковых газов, усугубляя эту деградацию. Кроме того, влажность почвы также значительно влияет на деградацию многолетней мерзлоты. В нескольких исследованиях оценивалось влияние органического вещества и почвенной влаги на процесс деградации. В этой статье исследуется количественное влияние органического вещества и почвенной влаги на многолетнюю мерзлоту с помощью серии экспериментов с чувствительностью модели. Обнаружено, что органическое вещество и почвенная влага изолируют многолетнюю мерзлоту, охлаждая её летом и нагревая зимой. Эти результаты важны для смягчения последствий изменения климата для многолетней мерзлоты и углеродных обратных связей. 

Потепление климата вызывает деградацию многолетней мерзлоты, что приводит не только к выбросу парниковых газов в атмосферу, но и к увеличению влажности почвы из-за таяния грунтовых льдов. Эти процессы особенно распространены в районах многолетней мерзлоты, богатых торфом и льдом. Торф важен из-за высокого содержания органического вещества и влажности почвы. Хотя предыдущая работа авторов была сосредоточена на важности двух факторов, их точное количественное воздействие на многолетнюю мерзлоту до сих пор не ясно. Авторы использовали модель Лаборатории многолетней мерзлоты Геофизического института и эксперименты с чувствительностью для количественной оценки роли органического вещества и почвенной влаги в многолетней мерзлоте на примере северо-восточного Тибетского нагорья. Произведена проверка того, что органическое вещество и влага почвы оказывают охлаждающее действие в тёплое и изолирующий эффект в холодное время года. Имела место средняя задержка начала оттаивания на 10 сут на глубинах 0,05–1,4 м при повышении содержания органического вещества от 0 до 90%. Замерзание начинается несколько раньше. Кроме того, мощность активного слоя уменьшилась на 0,40 мкм. Почвенная влага оказывает такое же влияние на многолетнюю мерзлоту, как и органическое вещество, но изменения мощности активного слоя имеют бо́льшую величину, уменьшаясь на 0,46 м. Результаты показывают, что как органическое вещество, так и почвенная влага оказывают изолирующее действие на многолетнюю мерзлоту. Кроме того, величина воздействия тем больше, чем больше масса органического вещества или влажность почвы. Эти результаты могут быть полезны при оценке снижения выбросов углерода в многолетней мерзлоте в связи с изменением климата.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022JD037686  

Чёрный углерод (ЧУ) оказывает разогревающее воздействие на климат. В настоящее время между глобальными климатическими моделями были выявлены значительные расхождения в смоделированных объёмах и оптических свойствах ЧУ, и, потому радиационное воздействие ЧУ остаётся в значительной степени неопределённым. Старение ЧУ является одним из ключевых процессов, вносящих вклад в неопределённость при его моделировании. В этом исследовании авторы оценивают процесс старения ЧУ с помощью модели глобального климата, используя недавние лабораторные и наземные измерения над Китаем. Это исследование показывает, что старение ЧУ в модели слишком быстрое по сравнению с наблюдениями, и доминирующим процессом для смоделированного старения ЧУ является конденсация паров вторичных органических аэрозолей над Китаем. Кроме того, показано, как различные скорости старения ЧУ могут повлиять на его смоделированную концентрацию на поверхности и нагрузку на него. Эти результаты показывают, что необходимы дальнейшие измерения, чтобы лучше понять механизм старения ЧУ и улучшить его учёт в глобальных климатических моделях.

Неопределённость климатического воздействия черного углерода (ЧУ) остается большой. Одним из критических её источников, который необходимо учитывать, является старение ЧУ. Авторы используют Community Atmosphere Model Version 6 (CAM6), сконфигурированную с четырёхрежимной версией модального аэрозольного модуля (MAM4), для оценки смоделированного процесса старения ЧУ с помощью недавних лабораторных и полевых измерений над Китаем. Как показало сравнение шкалы времени старения ЧУ и количественной доли состарившегося ЧУ с недавними измерениями, смоделированная шкала времени конденсационного старения оценивается примерно на 0,8 часа (17%) быстрее, чем измерение в камере, и суточные вариации смоделированной степени старения ЧУ обычно выше, чем в наблюдениях (в основном из-за быстрого увеличения смоделированной степени старения ЧУ в дневное время). Дальнейший анализ показывает, что конденсационное старение ЧУ преобладает (> 70%) над Китаем. В частности, в наибольшей степени этому способствует конденсация паров вторичных органических аэрозолей над Китаем. Замедление старения ЧУ увеличивает смоделированную концентрацию ЧУ на поверхности над удалённым Западным Китаем и нагрузку ЧУ, но почти не меняет его концентрацию на поверхности над Восточным Китаем. Эти результаты показывают, что представление старения ЧУ в MAM4 нуждается в дальнейшем улучшении для замедления скорости старения ЧУ, особенно обусловленной конденсационным старением от вторичных органических аэрозолей, чтобы улучшить моделирование ЧУ в отдалённых районах и его влияние на перенос ЧУ в MAM4.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022JD037427

Изменение климата оказывает неблагоприятное воздействие на арктические природные экосистемы и угрожает северным сообществам, нарушая жизненный уклад, ограничивая доступность и подвергая риску построенную инфраструктуру. Авторы анализируют пространственные закономерности деградации многолетней мерзлоты и связанные с этим риски для построенной инфраструктуры из-за оттаивания и потери несущей способности в вечномёрзлых районах Арктики. Используя подмножество трёх моделей CMIP6 в рамках сценариев SSP245 и 585, они оценили изменения несущей способности многолетней мерзлоты и просадки грунта между двумя базовыми десятилетиями: 2015–2024 и 2055–2064 гг. Используя общедоступные базы данных по инфраструктуре, авторы определили дороги, железные дороги, взлётно-посадочные полосы аэропортов и здания, подверженные риску при деградации многолетней мерзлоты, а также оценили затраты для конкретных стран, связанные с повреждением инфраструктуры. Результаты показывают, что по сценарию SSP245 29% дорог, 23% железных дорог и 11% зданий будут затронуты деградацией многолетней мерзлоты, это к середине века обойдется арктическим государствам в 182 миллиарда долларов. В соответствии со сценарием SSP585 будут затронуты 44% автомобильных дорог, 34% железных дорог и 17% зданий с расчётной стоимостью 276 миллиардов долларов, а взлетно-посадочные полосы аэропортов добавят дополнительные 0,5 миллиарда долларов. Ожидается, что на Россию ляжет самое большое бремя расходов — от 115 до 169 миллиардов долларов в зависимости от сценария. Ограничение глобальных выбросов парниковых газов может значительно снизить стоимость прогнозируемого ущерба в арктических странах, особенно в России. Подход, представленный в этом исследовании, подчёркивает существенное воздействие изменения климата на инфраструктуру и может помочь в разработке стратегий адаптации и смягчения последствий в арктических государствах.

Ссылка: https://www.researchgate.net/publication/366244977_The_costs_of_arctic_infrastructure_damages_due_to_permafrost_degradation