Климатические модели широко используются в исследованиях воздействия изменения климата. Однако такое моделирование часто невозможно использовать напрямую из-за присущих ему ограничений, таких как структурные погрешности или параметрические неопределённости. Тем не менее, было предложено несколько так называемых методов «коррекции смещения» или «корректировки смещения», чтобы приблизить эти оценки к реальным наблюдениям. Доступные методы были рассмотрены в различных исследованиях; однако в последние годы было разработано множество инновационных методов. Современный обзор методов «коррекции смещения» представлен в этой статье. Для сравнения этих сложных методов основное внимание уделяется педагогике изложения. Основные направления мысли представлены на основе предположений метода, математической формы, свойств и прикладных целей. Шесть репрезентативных методов, основанных на квантилях, сравниваются для ежемесячных временных рядов температуры и осадков на территории Европы для сценария изменения климата с сильным воздействием CO₂, выбранным здесь для облегчения анализа различий между методами. Рекомендуется использовать новые, простые и понятные диагностические инструменты для измерения влияния корректировки на способность методов «коррекции смещения»: (1) приближать результаты модели к наблюдениям над историческими данными, (2) использовать как можно больше, насколько это возможно, сигнал изменения климата, предоставляемый моделью. Каждый метод «коррекции смещения» предназначен для поиска наилучшего компромисса между этими двумя целями. Наконец, предлагается обсудить потенциальные пути будущего развития.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-023-03597-y

Модели системы Земли показывают, что субарктические экосистемы Атлантического океана уникально чувствительны к глобальному потеплению. Питательные вещества, биомасса фитопланктона и его производство резко сокращаются в сценариях глобального потепления. На эту вынужденную реакцию накладывается динамика внутренней изменчивости, которая до конца не изучена. Здесь большой ансамбль расчётов с моделью системы Земли Сообщества используется для количественной оценки того, как глобальное потепление влияет на межгодовую и мультидесятилетнюю изменчивость производства фитопланктона, интегрированного в Субарктической Атлантике. Удивительно, но обнаружено, что эта изменчивость немонотонно увеличивается с глобальным потеплением. Повышенная изменчивость продукции вызвана повышенной изменчивостью приповерхностных концентраций питательных веществ в зимнее время, что является следствием роста чувствительности этих питательных веществ к зимним колебаниям перемешивания и термохалинности, что преодолевает уменьшение амплитуды этих физических колебаний с потеплением. Необходима будущая работа, чтобы полностью понять, как внутренняя изменчивость климата влияет на экосистемы океана в условиях потепления климата.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL104272

Резервуары представляют собой глобально значимый источник парникового газа метана (CH₄), который выбрасывается различными путями. В некоторых водохранилищах промывка резервуаров используется в качестве стратегии управления отложениями для противодействия растущим отложениям, угрожающим ёмкости водохранилища. При промывке водохранилища используется размывающая сила водных потоков во время понижения уровня воды для мобилизации и переноса отложений через выход плотины в реку, расположенную ниже по течению. Во время этого процесса накопленный в отложениях CH₄ может попасть в воду и дегазироваться в атмосферу, что приведёт к выбросам CH₄. Авторы оценивают значимость этого пути выбросов CH₄ и сравнивают его с другими путями выбросов CH₄ из водоёмов. Они измерили сезонные и пространственные концентрации CH₄ в отложениях Шварценбахского водохранилища (Германия), предоставив один из крупнейших наборов данных о концентрациях CH₄ в поровой воде в пресноводных системах. На основе этого набора данных были определены потоки CH₄ из отложений и оценены потенциальные выбросы CH₄ в результате промывки водохранилища. Выбросы CH₄ в результате одной операции промывки могут составлять 7 –14% типичных годовых выбросов CH₄ из Шварценбахского водохранилища, при этом количество высвобождаемого CH₄ зависит от сезонных сроков операции промывки и может отличаться в два раза. События, которые мобилизуют более глубокие слои отложений, приводят к нелинейному увеличению мобилизации CH₄. Это говорит о том, что при регулярной промывке более мелких слоёв отложений выделяется меньше CH₄, чем при удалении того же объёма отложений при меньшем числе промывок более толстых слоёв отложений. Однако дополнительные пути косвенных выбросов CH₄, вносящие вклад в его общие выбросы, могут варьироваться в зависимости от операции промывки. В других водоёмах с более высоким содержанием наносов, чем в Шварценбахском водохранилище, промывка водохранилища может привести к значительным выбросам CH₄, особенно когда операции по промывке проводятся часто. Это исследование признаёт выбросы CH₄ в результате промывки резервуаров важным путём, определяет потенциальные стратегии управления для смягчения этих выбросов CH₄ и подчёркивает необходимость дальнейших исследований.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/20/4057/2023/

Изменения в наземном хранении углерода в условиях изменений в окружающей среде и землепользовании остаются важнейшим источником неопределённости в региональных и глобальных углеродных бюджетах. Авторы создали глобальные карты годовой биомассы живой растительности, используя оптическую толщину растительности в микроволновом L-диапазоне. В глобальном масштабе запасы углерода биомассы увеличивались с 2010 по 2019 гг. со скоростью 0,50 ± 0,20 ПгC год^-1 с межгодовой изменчивостью, что точно отражает наблюдения за глобальными темпами роста содержания CO₂ в атмосфере. Основным источником глобального стока углерода являются леса бореальные и умеренного пояса, тогда как влажные тропические леса являются небольшими источниками углерода в результате вырубки лесов и нарушений, связанных с сельским хозяйством. Обнаружено, что тропические обезлесенные и деградировавшие старовозрастные леса (> 140 лет) почти углеродно-нейтральны, тогда как умеренные и бореальные молодые (< 50 лет) и средневозрастные (50–140 лет) леса являются крупнейшими стоками углерода. Напротив, динамические глобальные модели растительности показывают, что все старовозрастные леса являются крупными стоками и в значительной степени игнорируют воздействие обезлесения и деградации тропической биомассы. Полученные результаты подчёркивают важность лесной демографии при прогнозировании динамики будущего поглощения углерода в условиях изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-023-01274-4

Детерминанты вызванных пожарами изменений содержания органического углерода в почве в широких экологических градиентах остаются неясными, особенно в засушливых районах мира. Авторы объединили наборы данных и полевые выборки результатов экспериментов по манипулированию пожарами, чтобы оценить, где и почему пожар меняет содержание органического углерода в почве, и сравнили свою статистическую модель с расчётами на основе моделей экосистем. В более засушливых экосистемах наблюдались более значительные относительные изменения содержания органического углерода в почве, чем во влажных экосистемах — в некоторых случаях превышающие потери из пулов растительной биомассы, — что в первую очередь объясняется значительным сокращением поступления биомассы деревьев в засушливых экосистемах из-за пожаров. Многие экосистемные модели недооценили изменения содержания органического углерода в почве в более засушливых экосистемах. Масштабирование использованной статистической модели предсказало, что почвы в регионах саванны и лугов, возможно, увеличили содержание углерода на 0,64 ПгC из-за общего сокращения выгоревших площадей за последние примерно два десятилетия. Следовательно, продолжающееся снижение частоты пожаров, вероятно, привело к обширному стоку углерода в почвах засушливых земель по всему миру, который, возможно, был недооценен экосистемными моделями.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01800-7  

В последние годы всё чаще наблюдаются мощные циклоны, вызывающие экстремальные погодные и климатические явления в Арктике, обуславливающие серьёзные экологические и социально-экономические последствия. Однако возникли несоответствия в отношении долгосрочных изменений в активности арктических циклонов. Авторы анализируют несколько наборов данных реанализа, охватывающих период в несколько десятилетий, с улучшениями алгоритма отслеживания циклонов и интегрированной метрики их активности. Результаты указывают на усиление активности арктических циклонов за последние семь десятилетий. Произошёл долгосрочный сдвиг максимального числа циклонов от более слабых к более сильным и заметное удлинение продолжительности сильных циклонов. Пространственный анализ показывает увеличение частоты сильных циклонов над Арктикой, вызванное усилением бароклинности нижней тропосферы, усилением зимних волн струйных течений над субполярной Северной Атлантикой и усилением летнего тропосферного вихря над центральной Арктикой. Стратосферный вихрь также усилил тропосферные волны и вихрь с отчётливой динамикой между зимой и летом. Недавнее усиление бароклинности на больших территориях Арктики и средних широт предполагает более сложную динамику атмосферы и, как следствие, уменьшение меридиональных градиентов температуры, вызванное арктическим усилением.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-023-01003-0

Главные темы номера:

• XV саммит БРИКС прошел 22–24 августа в Йоханнесбурге (ЮАР)
• Правительство РФ утвердило межведомственное закрепление ответственности за подготовку позиционных документов и ведение переговоров для обеспечения работы делегации Российской Федерации на сессиях вспомогательных органов, конференций и совещаний Сторон РКИК ООН
• Росгидрометом подготовлен Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2022 год

Также в выпуске:

• • • Заседание Межведомственной рабочей группы по вопросам, связанным с изменением климата и обеспечением устойчивого развития
    • Министрам окружающей среды «Группы двадцати» не удалось достичь консенсуса по вопросам изменения климата
    • Правительство Российской Федерации утвердило комплексную государственную программу «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности»
    • Госкомиссия по запасам оценила потенциал России по хранению CO2
    • Регионы впервые отчитались по реализации планов адаптации к изменениям климата
    • В Крыму предложили создать систему мониторинга климатических изменений
    • Новые публикации в российских и зарубежных научных изданиях
    • Запущен глобальный фонд по защите биоразнообразия
    • Секретариат РКИК ООН опубликовал технический отчет о глобальных результатах действий для представления на КС28 в Дубае
    • ВМО публикует глобальное обновление наборов климатических данных
    • В Дорожной карте Международного энергетического агентства намечен путь к нулевым выбросам в мировом энергетическом секторе к 2050 году

Реакция климатической системы Земли на положительные и отрицательные выбросы CO₂ не одинакова по величине, что приводит к гистерезису. В частности, степень глобального гистерезиса осадков заметно различается в зависимости от модели системы Земли. На основе анализа энергетического баланса Земли показано, что чувствительность климата контролирует степень глобального гистерезиса осадков. Используя идеализированный сценарий удаления CO₂, авторы обнаружили, что доступная энергия для осадков на поверхности продолжает увеличиваться в течение начального периода отрицательных выбросов CO₂, следующего за периодом положительных выбросов, что приводит к гистерезису глобальных осадков. Эта особенность более выражена в моделях системы Земли с высокой чувствительностью климата. Эти результаты показывают, что чувствительность климата является ключевым фактором, контролирующим гистерезисное поведение глобальных осадков в изменяющейся динамике выбросов CO₂. Таким образом, уменьшение неопределённости чувствительности климата помогает улучшить прогнозы глобального гидрологического цикла.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00484-2

Тенденция к пику явлений Эль-Ниньо/Южного колебания (ЭНЮК) во время бореальной зимы известна как синхронизация фаз ЭНЮК, точное моделирование которой имеет важное значение для его прогнозирования. Однако в современных климатических моделях смоделированные пики явлений ЭНЮК обычно происходят вне бореальной зимы. На основе моделей проекта CMIP6 модель с более разумной суточной амплитудой температуры поверхности моря имела лучшую способность моделирования фазовой синхронизации ЭНЮК по сравнению с другими моделями. Дальнейшие эксперименты, основанные на модели земной системы, показали, что суточная амплитуда имеет жизненно важное значение для моделирования фазовой синхронизации ЭНЮК, прежде всего из-за пространственных неоднородностей в сезонных вариациях аномалий суточной амплитуды в годы ЭНЮК с положительными/отрицательными аномалиями суточной амплитуды в центральной экваториальной части Тихого океана и отрицательными/положительными в западной или восточной части Тихого океана во время Эль-Ниньо/Ла-Нинья. Эти результаты показывают, что моделирование суточной амплитуды в климатических моделях имеет решающее значение для решения давней проблемы, связанной с точностью моделирования фазовой синхронизации ЭНЮК.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00483-3

Широко признано, что усиление арктического климата – ускоренное потепление в Арктике – будет всё больше смягчать вспышки холода в средних широтах. Тем не менее, всё большее число недавних исследований также утверждает, что усиление арктического климата может способствовать более суровой зимней погоде. Авторы показывают, что экстремально холодные температуры на территории Соединённых Штатов к востоку от Скалистых гор, в Северо-Восточной Азии и Европе оставались почти постоянными в течение последних десятилетий, что явно контрастирует с устойчивой тенденцией к потеплению в Арктике. Анализ тенденций частоты и масштабов экстремальных холодов неоднозначен в США и Азии, но с более чёткой тенденцией к их снижению в Европе, особенно в Южной Европе. Это расхождение между сильным потеплением в Арктике и отсутствием заметных тенденций экстремальных холодов в средних широтах подчёркивает необходимость лучшего понимания физических связей между усилением арктического климата и экстремальными холодами в средних широтах.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-023-01008-9