Надёжный прогноз суммарного испарения важен для планирования устойчивого управления водными ресурсами в сельском хозяйстве в контексте изменения климата. Глобальный набор данных ежемесячных климатических переменных был создан для оценки потенциального суммарного испарения с использованием 14 моделей общей циркуляции для четырёх основных общих сценариев SSP. Сгенерированный набор данных имеет пространственное разрешение 0,5° × 0,5°, охватывает период от 1950 до 2100 гг. и может оценивать историческое и будущее потенциальное суммарное испарение с использованием метода Пенмана-Монтейта. Кроме того, этот набор данных можно применять к различным методам оценки потенциального суммарного испарения, основанным на климатических переменных. В этом документе показано, что набор данных, созданный для оценки будущего потенциального суммарного испарения, может отражать уровень концентрации парниковых газов в сценариях SSP в широтных диапазонах. Таким образом, этот набор данных может предоставить пользователям жизненно важную информацию для выбора подходящих моделей общей циркуляции для разумной оценки потенциального суммарного испарения и помочь определить методы коррекции систематической ошибки для сокращения различий между наблюдениями и модельными результатами на основе масштаба климатических переменных в каждой модели общей циркуляции.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02475-7

В то время как мир восстанавливается после пандемии Covid-19, новый кризис продолжает развиваться гораздо быстрее, чем ожидалось. Изменение климата доминирует в нашей жизни и вызывает высокий уровень страданий. Страны всего мира изо всех сил пытаются пережить ущерб, нанесённый экстремальными явлениями. Они пытаются контролировать лесные пожары, восстанавливать дороги и дома, повреждённые наводнениями, и учатся выживать в более жарком и опасном мире. Однако существует и новая угроза, которую упускают из виду — взаимодействие между изменением климата и инфекционными заболеваниями. Комплексный метаанализ показал, что изменение климата может усугубить более 50% известных патогенов человека. К сожалению, это происходит сейчас.
Со времени последней большой волны тяжёлого острого респираторного синдрома коронавируса 2 (SARS-CoV-2) — варианта омикрон — менее двух лет назад внезапно появился ряд патогенов. Некоторые из них малоизвестны, например, вирус мпокс и чикунгунья (mpox and chikungunya virus); о других, например, о холерном вибрионе (вызывающем холеру) и паразитах-плазмодиях (вызывающих малярию), известно уже несколько столетий. Существует даже перспектива того, что патогены, замороженные в многолетней мерзлоте, к которым в настоящее время не существует иммунитета, могут высвободиться по мере дальнейшего потепления климата. Такое представление можно считать паникёрским. И некоторые люди могут думать, что ни изменение климата, ни эпидемии не реальны или что и то, и другое пройдёт. Однако существуют неопровержимые доказательства того, что изменение климата способствует вспышкам болезней и эпидемиям, и что вопрос не в том, спровоцируют ли такие события, а когда такие события вызовут новую пандемию.
Существует несколько способов, которыми климатические опасности усугубляют инфекционные заболевания, как прямо, так и косвенно. К ним относятся медленное повышение температуры; изменения условий окружающей среды, увеличивающие распространение переносчиков болезней, таких как комары, грызуны и клещи; и внезапное возникновение экстремальных явлений, таких как наводнения, загрязняющие источники питьевой воды и вызывающие перемещение людей и животных, которые могут переносить и передавать болезнетворные микроорганизмы.
Медленное повышение температуры постепенно изменяет вероятность передачи заболеваний, поскольку условия окружающей среды становятся более благоприятными для определённых переносчиков болезней. Например, на юге Европы всё чаще встречается тигровый комар (Aedes albopicus), способствующий новым вспышкам вируса. В прошлом году британка заразилась вирусом денге, переносимым комарами, во время путешествия по Франции. В этом году в Парагвае произошла неожиданная и крупная вспышка: более 120 000 подтверждённых случаев заражения вирусом чикунгунья. Парагвай никогда раньше не сталкивался с крупной вспышкой этого вируса или смертельным исходом от него, но это событие привело к гибели 46 человек, включая новорожденных детей, и вызвало серьёзные нарушения здравоохранения в стране, поскольку вирус распространился на все провинции. Вспышка совпала с самой высокой средней температурой в истории Парагвая. Подобное повышение температуры в южной Европе также было связано с эпидемией чикунгуньи в Италии в 2017 году и нынешним ростом заболеваемости вирусом денге во Франции. По словам Саада Омера (Saad Omer), директора Йельского института глобального здравоохранения, «из-за глобального изменения климата всё больше территорий — даже тех, которые находятся вдали от экватора или на относительно больших высотах — становятся гостеприимными для комаров». Это замечание было сделано в ответ на первые в этом году местные случаи заражения малярией в Техасе и Флориде.
Экстремальные климатические явления и стихийные бедствия также способствуют росту эпидемий. Обычно они происходят в течение нескольких дней или нескольких недель и могут застать регионы и страны врасплох. Такие бедствия могут обостриться, если за ними последует распространение инфекционных заболеваний. В 2022 и 2023 годах внимание всего мира привлекли две смертельные эпидемии холеры. Первая произошла в Пакистане после сильного наводнения и вызвала сотни тысяч инфекций. Вызывает тревогу тот факт, что штамм, возникший в Пакистане, был связан с самой смертоносной эпидемией холеры в истории Малави. Хотя в Малави обычно регистрируется несколько сотен больных холерой в год, с 2022 по 2023 гг. было зарегистрировано 57 414 подтверждённых случаев заболевания и 1733 смерти. Высокий уровень смертности при этой эпидемии, составлявший около 3%, шокировал международное медицинское сообщество, как сообщает издание Médicins. Команда Sans Frontières работает в Малави.
Примечательно, что во всё более глобализированном мире перемещение людей, животных и грузов может ещё больше усугубить проблемы изменения климата и эпидемий. Как показало быстрое распространение вариантов SARS-CoV-2, высокозаразные патогены могут легко пересекать границы, несмотря на строгие запреты на поездки. Это означает, что патогены могут проникнуть незамеченными и вызвать эпидемии, если условия для передачи являются подходящими. Например, вспышка вируса чикунгунья в Италии в 2017 году была связана со случаями заболевания из Индии. Изменение климата также может побудить население мигрировать, вызывая большее взаимодействие с дикой природой и увеличивая риск распространения патогенов. Учёные ожидают, что 2024 год будет ещё более тёплым из-за явления Эль-Ниньо (климатическая структура, которая приводит к потеплению поверхностных вод в восточной части Тихого океана). Это, вероятно, приведёт к сильной засухе в некоторых регионах мира, за которой потенциально последует массовая миграция.
Связь между изменением климата и инфекционными заболеваниями должна стать призывом к действию для учёных и правительств, чтобы оценить риски неизбежного воздействия изменения климата на эпидемии и пандемии. Чрезвычайное реагирование на климатические катастрофы должно автоматически включать действия общественного здравоохранения по смягчению вспышек. Кроме того, системы здравоохранения должны адаптироваться к меняющимся условиям передачи заболеваний и глобальной мобильности людей, животных и товаров. Все эти усилия требуют финансирования, направленного на решение проблем изменения климата и предотвращения эпидемий. Это начинает происходить, например, в консорциуме CLIMADE. Но международное сообщество должно принять этот образ мышления. Будет ли изменение климата усиливать эпидемии и вызывать пандемии? Определённо да, если мир будет стоять на месте.

Ссылка: https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adk4500

Прогнозы температуры моря могут помочь в управлении рыболовством и его сохранении

Когда в июне волны тепла начали охватывать Мировой океан, Алистер Хобдей (Alistair Hobday) не удивился. Биологический океанограф предвидел предстоящие скачки температуры в прогнозах моделей, которые он помогал разрабатывать. Огромный бассейн с горячей водой в северо-восточной части Атлантического океана, убивающая кораллы жара в Карибском море и знойное море в северной части Тихого океана — всё это появилось несколькими месяцами ранее в виде оранжевых и красных пятен на экране его компьютера в Австралийском научно-исследовательском институте Содружества и организации промышленных исследований (CSIRO). Прогнозы, не получившие широкого распространения за пределами руководителей рыболовства и представителей рыбной и аквакультурной отрасли, оказались пророческим предупреждением о том, что должно было произойти.
Поскольку глобальное потепление продолжается, учёные всего мира работают над разработкой моделей, предсказывающих, когда и где могут возникнуть морские волны тепла. CSIRO, один из первых среди лидеров, начал выпускать «экспериментальные» прогнозы для австралийских вод в 2020 году. Отдельный прогноз для всех мировых океанов, подготовленный CSIRO и Австралийским метеорологическим бюро, появился в прошлом году. Национальное управление океанических и атмосферных исследований США (NOAA) в июне представило свой первый глобальный прогноз морской жары. А китайские учёные работают над разработкой прогнозов для своих прибрежных вод. «Я думаю, что пройдёт не больше года, прежде чем у нас появятся пять или шесть групп, прогнозирующих волны тепла. Это происходит очень быстро», — говорит Хобдей.
Учёные надеются, что, поскольку модели будут точно настроены, их прогнозы будут достаточно надёжными, чтобы предупреждать людей за три месяца или более, информируя о решениях в области рыболовства, аквакультуры и охраны морской среды. Например, тревожный прогноз может помочь регулирующему органу принять решение о временном прекращении промысла чувствительных к жаре видов.
Но прогнозы температуры океана ещё недостаточно надёжны, чтобы их широко использовали менеджеры и рыбаки. «Над точностью в них ещё нужно работать», — говорит Арани Чандрапаван (Arani Chandrapavan), учёный из Департамента сырьевых отраслей и регионального развития, регулирующего рыболовство в штате Западная Австралия.
Модели сочетаются с существующими моделями атмосферы и океана, которые уже используются для прогнозирования таких явлений, как засухи, а также усиление и исчезновение Эль-Ниньо-Южного колебания (ЭНЮК), циклического потепления и охлаждения воды в тропической части Тихого океана, которое может влиять на погоду во всём мире. «Мы используем [модели] в частности для прогнозирования экстремальных явлений», — говорит Диллон Амайя (Dillon Amaya), учёный-климатолог NOAA и руководитель разработки нового прогноза агентства, дающего прогнозы на 12 месяцев вперёд.
В июне его группа предсказала, что к сентябрю половина поверхности Мирового океана окажется в зоне сильной жары, а среднемесячная температура поверхности моря будет находиться в 10%-ном топе исторических температур. По состоянию на начало августа волны тепла охватили 48% поверхности океанов, что является самой большой полосой перегретого океана за три десятилетия спутниковых записей. Амайя объясняет это в основном сочетанием долгосрочного повышения температуры в результате антропогенного изменения климата и возникновения Эль-Ниньо, тёплой фазы ЭНЮК.
Подобные прогнозы температуры воды уже использовались в рыбной промышленности — в одном случае для вылова того же количества рыбы, но с меньшими усилиями. Рыболовные компании в Австралии могут подписаться на двухмесячный прогноз, созданный Хобдеем и его коллегами, о том, где, вероятно, будет находиться голубой тунец — чувствительный к температуре вид — у южного побережья страны. Оценка сочетает в себе модель, прогнозирующую температуру поверхности моря, с историческими данными отслеживания этого вида. Прогнозы помогают рыбацким судам более эффективно ловить рыбу.
В Орегоне и Вашингтоне коренные племена и государственные чиновники сверились с сезонным прогнозом региональных условий океана за последнее десятилетие, решая, как управлять промыслом крабов в Дандженессе. В 2018 году прогноз необычно низкого содержания кислорода побудил к упреждающему закрытию промысла в Вашингтоне. «Никто не хочет вытаскивать крабовую ловушку, полную мертвых крабов», — говорит Саманта Сидлецки (Samantha Siedlecki), океанограф из Университета Коннектикута, руководившая разработкой модели прогноза, включающей прогнозы температуры.

Некоторые части океана трудны для предсказания, поскольку их температура колеблется под действием труднопредсказуемых сил. Средиземноморье, которое в прошлом году пострадало от сильной жары, сильно зависит от погоды на близлежащей суше, поскольку оно относительно мелководное, а вода медленно входит в Атлантический океан и уходит из него. И хотя ЭНЮК влияет на температуру поверхности большей части Мирового океана, тихоокеанские течения вблизи Азии не сильно с ним связаны и могут быстро меняться.
Чтобы проверить точность модели NOAA, учёные агентства подключили к ней исторические климатические записи за 30 лет. Для многих частей океана прогноз модели о том, испытает ли конкретный регион волну тепла в ближайшие 3,5 месяца, соответствует исторической реальности в 85–93% случаев, сообщили они в статье в журнале Nature за 2022 год. Но предсказания модели были не лучше, чем предположения в некоторых районах, включая Средиземное море, вдоль Атлантического Гольфстрима и японского течения Куросио.
Учёные также обнаружили, что сложно предсказать величину колебаний температуры. Хотя модель CSIRO предсказывала волну жары в Атлантике этим летом вблизи Европы, прогноз не показал, что она достигнет рекордных уровней. В июне температура поверхности моря в некоторых местах достигала более чем на 4°C выше средней. «Очень сложно получить экстремальные события из моделей», — говорит Хобдей.
И австралийские, и американские прогнозы по-прежнему называются «экспериментальными», поскольку они не считаются достаточно надёжными, чтобы служить основой для принятия политических решений. Тем не менее, Чандрапаван говорит, что менеджеры по рыболовству в ее части Австралии регулярно отслеживают прогнозы правительства, и что предупреждения о горячей воде в некоторых случаях уже вызвали дополнительные исследования рыболовных сетей. Помимо стремления к большей точности, она и другие хотят, чтобы прогнозы имели более высокое разрешение. Сейчас они могут предсказывать температуру только на территориях, охватывающих сотни или тысячи квадратных километров. «Масштабный прогноз похож на предупреждение. Но мы хотим иметь возможность действовать в пространственном масштабе, который будет важен нашим заинтересованным сторонам», — говорит Чандрапаван.
Возможно, её желание скоро осуществится. Исследователи из Университета Западной Австралии приступают к реализации инициативы, финансируемой правительством и рыбной промышленностью, по разработке прогнозов морских волн тепла на региональном уровне. Одна из надежд состоит в том, чтобы использовать искусственный интеллект для получения прогнозов с высоким разрешением, которые требуют меньше компьютерной мощности, чем традиционные модели, говорит Николь Джонс (Nicole Jones), физический океанограф Университета Западной Австралии, возглавляющая эту работу. Хотя такой прогноз будет специфичным для Западной Австралии, инструменты «должны быть актуальны во всём мире», говорит она.
Учёные NOAA также стремятся свести свои прогнозы к местному уровню в прибрежных водах Соединённых Штатов. В рамках четырёхлетней инициативы стоимостью 40 миллионов долларов, направленной на помощь в управлении рыболовством в условиях меняющегося климата, агентство разработает модели, предназначенные для прогнозирования состояния океана в масштабах всего 25 квадратных километров, а не нынешних 2500–10 000 квадратных километров.
Мы надеемся, что сможем выпускать прогнозы на срок до одного года о повышенном риске морской жары в определённом районе. Поскольку условия в океане часто меняются медленнее, чем погода в атмосфере, оценка состояния океана на четверть года вперёд часто сравнима по точности с двухнедельным прогнозом погоды, говорит Чарли Сток (Charlie Stock), океанограф NOAA, который возглавляет инициативу.
Хотя результат не будет «хрустальным шаром», эта информация всё равно может помочь принять решение о том, открывать ли промысел или куда направлять рыболовный флот. Сток сравнивает это с игроками, которые ищут каждую крупицу информации, чтобы увеличить шансы на выигрыш покерной комбинации из пяти карт. По его словам, синоптики температуры океана теперь делают ставки, увидев всего три карты. «Мы пытаемся выложить четвёртую и пятую карты, чтобы сделать эти ставки немного лучше».

Ссылка: https://www.science.org/content/article/when-will-next-ocean-heat-wave-strike-scientists-develop-early-warning-systems

Несмотря на многочисленные достижения в понимании интенсификации водного цикла в более тёплом климате, климатические модели по-прежнему расходятся в своих гидрологических прогнозах. Здесь авторы ограничивают прогнозы годового стока по отдельным и совокупным бассейнам арктических рек. Для этой цели они использовали два ансамбля моделей глобального климата и два статистических метода: схему регрессии, предполагающую одинаковую чувствительность стока в межгодовых масштабах по сравнению с временными масштабами изменения климата, и байесовский метод, в котором модели используются для получения апостериорной реакции стока, обусловленной историческими наблюдениями. Хотя показано, что оба метода сужают неопределённости модели, более или менее существенно зависящие от рек, байесовский метод менее чувствителен к выбору ансамбля моделей и более эффективен при проверке синтетическими наблюдениями. Он также применялся по всему водоразделу Арктики, демонстрируя пока ограниченное сужение межмодельного разброса, но его эффективность будет улучшаться по мере увеличения изменения климата.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL104039

На этой карте показано глобальное изменение показателя, называемого «индексом пожарной погоды» (FWI), предсказанного анализом исследования на 2045 год (красный: более сильная пожароопасная погода; синий: менее). FWI фиксирует сочетание условий, включая небольшое количество осадков и сильный ветер, которые вместе увеличивают экстремальные пожароопасные погодные условия в регионе.

Анализ климатических прогнозов с высоким разрешением, проведённый NASA Earth Exchange, показывает, что, если глобальные температуры продолжат повышаться и достигнут уровня на 2° выше доиндустриального уровня, люди во всём мире могут одновременно столкнуться с многочисленными последствиями изменения климата, что приведёт к серьёзным последствиям.
Если глобальная температура продолжит расти и достигнет 2 градусов по Цельсию выше доиндустриального уровня, люди во всём мире могут одновременно столкнуться с многочисленными последствиями изменения климата. Это говорится в исследовании под руководством НАСА, в ходе которого были проанализированы прогнозируемые последствия такого потепления, чтобы понять, как могут сочетаться различные климатические эффекты. Повышение глобальной температуры на 2 градуса считается критическим порогом, выше которого возникнут опасные и каскадные последствия изменения климата, вызванного деятельностью человека.
Исследователи обнаружили, что более четверти населения мира может испытывать дополнительный месяц сильного теплового стресса каждый год по сравнению с серединой ХХ века (1950-1979 гг.). Высокие температуры и засуха могут опасно сочетаться в таких местах, как Амазонка, увеличивая риск лесных пожаров. На американском Западе экстремальные пожары, вероятно, будут более интенсивными и длительными.
Чтобы изучить потенциально усугубляющиеся последствия повышения температуры, авторы исследования работали со специально обработанным набором климатических прогнозов. Первоначально прогнозы были созданы с помощью 35 ведущих мировых климатических моделей, в частности, участников Проекта взаимного сравнения связанных моделей (CMIP), включающего модели, разработанные Институтом космических исследований имени Годдарда НАСА. CMIP предоставляет климатические прогнозы, помогающие Межправительственной группе экспертов по изменению климата и другим международным и национальным климатическим группам понять исторические, текущие и будущие изменения климата.
Затем исследователи из NASA Earth Exchange взяли результаты моделей CMIP6 и использовали передовые статистические методы, чтобы «уменьшить» их масштаб, значительно улучшив разрешение. NASA Earth Exchange использует суперкомпьютеры в Исследовательском центре Эймса НАСА в Силиконовой долине Калифорнии для анализа огромных объёмов данных, собранных самолётами и спутниками, или, в данном случае, прогнозов, полученных с помощью климатических моделей. Полученный набор данных NASA Earth Exchange, подтверждающий это исследование, доступен для общественности и его можно найти в Интернете.

Объединение климатических воздействий

Имея в руках новый набор данных, исследователи NASA Earth Exchange из Эймса проанализировали уменьшенные прогнозы, чтобы оценить прогнозируемые изменения для шести ключевых климатических переменных. Они исследовали изменения температуры воздуха, осадков, относительной влажности, коротковолновой и длинноволновой солнечной радиации, а также скорости ветра в момент, когда потепление превышает 2°C.
«Мы хотели изучить, как эти аспекты окружающей среды, по прогнозам, изменятся и какое их совокупное воздействие может оказать на людей во всём мире», — сказал Тэджин Пак (Taejin Park), первый автор статьи и исследователь из Эймсского института экологических исследований в районе Залива.
Исследователи уделили особое внимание двум климатическим показателям: тепловому стрессу (или комбинированному воздействию температуры и влажности на организм человека) и пожарной погоде, которая учитывает температуру, количество осадков, влажность и ветер. Они обнаружили, что большинство регионов мира будут испытывать более высокий тепловой стресс, в то время как страны, расположенные ближе к экватору, будут страдать от большего числа дней, считающихся экстремальными.
«Эскалация воздействия всех изученных экстремальных климатических явлений может нанести значительный ущерб сообществам и экономике из-за пожаров, наводнений, оползней и неурожаев, которые могут возникнуть», — сказал Рамакришна Немани (Ramakrishna Nemani), старший научный сотрудник Эймсского института экологических исследований в районе Залива и соавтор исследования.

Демократизация климатических данных

Уменьшенный набор данных NASA Earth Exchange, используемый для этого исследования, предоставляет глобальные ежедневные климатические прогнозы до 2100 года, полученные на основе климатических моделей CMIP6. Повседневный характер продукта NASA Earth Exchange важен для выявления экстремальных явлений. Если объединить их со среднемесячным значением, объяснил Пак, несколько дней, которые, по прогнозам, будут опасно жаркими и влажными, могут затеряться в цифрах, скрывая риск для человеческих жизней.
Уровень местной и региональной детализации – разрешение прогнозов – выше в продукте NASA Earth Exchange, чем в большинстве климатических прогнозов, что может помочь лидерам разработать целевые планы адаптации к изменению климата и смягчения его последствий. Прогнозы необработанной климатической модели обычно дают результаты для территорий размером примерно 200 на 200 километров, в то время как работа по уменьшению масштаба NASA Earth Exchange увеличивает это разрешение примерно до 25 на 25 километров.
Уменьшение масштаба такого большого количества данных — большая работа, и исследователи NASA Earth Exchange полагались на мощный суперкомпьютер Pleiades («Плеяды») НАСА в Эймсе. «Плеяды» помогают решать некоторые из наиболее сложных проблем НАСА, играя важную роль в запусках ракет для программы «Артемида», разработке экономичных самолётов и изучении климата Земли.
Учёные NASA Earth Exchange надеются, что уменьшенные климатические прогнозы могут помочь лицам, принимающим решения, подготовиться и защитить свои регионы от климатических воздействий. Например, местный политик может решить построить больше барьеров от наводнений или сократить масштабы развития в подверженных наводнениям районах, говорит Ян Броснан (Ian Brosnan), соавтор статьи и главный научный сотрудник NASA Earth Exchange. Набор данных NASA Earth Exchange также может помочь новым коммерческим и некоммерческим проектам разрабатывать индивидуальные оценки климатических рисков для частного и государственного секторов.
«Уменьшенные данные НАСА находятся в действительно доступной форме», — сказал Броснан. «Люди повсюду, обладающие некоторыми техническими способностями – от студентов до опытных учёных-климатологов – могут изучить информацию, содержащуюся в этих прогнозах». 

Ссылка: https://climate.nasa.gov/news/3278/nasa-study-reveals-compounding-climate-risks-at-two-degrees-of-warming/

Смертность, связанная с жарой, была определена как одно из ключевых климатических экстремальных явлений, представляющих риск для здоровья человека. Текущие исследования в основном сосредоточены на том, как увеличивается смертность от жары с повышением средней глобальной температуры, но неясно, насколько изменение климата увеличит частоту и суровость экстремальных летних сезонов с серьёзным воздействием на здоровье человека. В этом вероятностном анализе авторы объединили эмпирические зависимости смертности от жары для 748 мест из 47 стран с данными большого климатического модельного ансамбля, чтобы определить вероятные прошлые и будущие наиболее «ударные» летние сезоны. В большинстве мест одинаковая смертность от жары в одном из 100 сезонов в климатических условиях 2000 года будет ожидаться раз в десять-двадцать лет в условиях климата 2020 года. Прогнозируется, что эти периоды повторяемости ещё больше сократятся при уровне потепления на 1,5°C и 2°C, при которых экстремальные значения тепловой смертности, характерные для климата прошлого, в конечном итоге станут обычным явлением, если не произойдет адаптации. Эти выводы подчёркивают острую необходимость принятия решительных мер по смягчению последствий и адаптации для уменьшения воздействия на жизнь людей.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-40599-x

Недавние экстремальные температуры побили ранее наблюдавшиеся рекорды, достигнув интенсивности, которая была немыслима до этих событий. Можно ли было предвидеть возможность события такой беспрецедентной интенсивности, как волна тепла на северо-западе Тихого океана в 2021 году, на основе информации о климатических моделях, доступной до этого события? Могло ли научное сообщество количественно оценить его потенциальную интенсивность на основе нынешнего поколения климатических моделей? Авторы демонстрируют, как подход усиления ансамбля можно использовать для создания физически правдоподобных сюжетных линий о более «горячей» волне тепла, чем наблюдалась на северо-западе Тихого океана. Также показано, что волны тепла гораздо большей интенсивности, чем когда-либо наблюдавшиеся, возможны в других местах, таких как регионы Большого Чикаго и Парижа. Чтобы установить доверие к сюжетным линиям событий типа «чёрного лебедя», необходимо объединить различные доказательства и понимание процесса с целью сделать эту информацию надёжной и полезной для заинтересованных сторон.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-40112-4

Новые измерения, проведённые в Арктике за  ±40 дней вокруг летнего солнцестояния, показывают, что отражённый солнечный свет к северу от 80° с.ш. уменьшается на 20–35%. Покрытие арктического морского льда уменьшается на 7–9% за тот же период (по данным NSIDC), что означает, что альбедо арктического морского льда уменьшается в дополнение к отступлению морского льда. Подобные измерения в Антарктике служат основой для сравнения измерений в Арктике. Отражённый солнечный свет в Антарктике к югу от 80° ю.ш. на 30% превышает коэффициент отражения в Арктике и симметричен относительно точки солнцестояния, что подразумевает постоянную отражательную способность Антарктики. Отражённый солнечный свет в Арктике через 20 дней после солнцестояния более чем на 100 Вт/м² меньше, чем отражённый солнечный свет в Антарктике. В перспективе этого тепла достаточно, чтобы растопить  > 1 мм/час льда. Эти результаты следует сравнить с результатами климатических моделей и наборами данных реанализа для дальнейшей количественной оценки роли альбедо морского льда в арктическом усилении. Измерения проводились с помощью пиксельных радиометров на спутниках Глобальной системы позиционирования в период с 2014 по 2019 гг. и ранее не публиковались. Орбиты GPS дают каждому радиометру мгновенные и непрерывные изображения 37% Земли, два полных изображения Арктики и Антарктики в день. Кроме того, группировка GPS обеспечивает постоянное покрытие Земли, что может предоставлять данные, дополняющие существующие инструменты с ограниченным полем зрения, которые обеспечивают менее синоптическое изображение Земли.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-023-39877-x

Реки интегрируют процессы, происходящие в их водосборах, и поэтому являются индикаторами изменений в широких пространственных масштабах. Химический состав рек также регулирует функции экосистем во всём континууме суши и океана Земли, осуществляя контроль от микро- (например, местная пищевая сеть) до макро- (например, глобальный углеродный цикл) масштаба. В быстро нагревающейся Арктике широкий спектр процессов – от таяния многолетней мерзлоты до биологического поглощения и трансформации – может существенно изменить химический состав речной воды. Авторы использовали данные по крупным рекам, которые в совокупности дренируют две трети водосбора Северного Ледовитого океана, чтобы оценить масштабные изменения биогеохимических функций в панарктическом бассейне с 2003 по 2019 гг. Хотя поток щёлочности и связанных с ней ионов в океан заметно увеличился за это время, потоки нитратов и других неорганических питательных веществ снизились. Потоки растворённого органического углерода не показали общей тенденции. Это расхождение в реакции указывает на возмущение множества процессов на суше, что имеет последствия для биогеохимического круговорота в прибрежном океане. Авторы ожидают, что эти результаты будут способствовать уточнению концептуальных и численных моделей текущего и будущего функционирования арктических прибрежных экосистем и стимулируют исследования масштабно-зависимых изменений во всей речной интегрированной арктической области.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-023-01247-7

Достижения в области анализа данных помогают исследователям обнаружить изменение цвета океана, которое может быть связано с изменением климата.
Согласно новому исследованию, тропические океаны меняют цвет. За последние два десятилетия 56% поверхности океана стали зеленее, а это означает, что микроорганизмы, живущие близко к поверхности, также меняются. Исследование, недавно опубликованное в журнале Nature, указывает на изменение климата как на возможную причину такого сдвига.
Мировой океан приобретает свой цвет от солнечного света, отражающегося от молекул воды и всего остального, что плавает у поверхности. Сюда входит крошечный фитопланктон, содержащий большое количество хлорофилла — пигмента, отражающего зелёный свет.
Учёные обычно используют спутники для оценки цвета океана, измеряя длины волн синего и зелёного света, отражённого от поверхности, и определяя количество хлорофилла, необходимое для придания специфического сине-зелёного оттенка, объяснила соавтор Стефани Дуткевич (Stephanie Dutkiewicz), морской учёный из Массачусетского технологического института. в Кембридже.
Но численность фитопланктона – и, следовательно, хлорофилла – значительно варьируется от года к году, и обнаружить долгосрочные изменения цвета по таким зашумлённым спутниковым данным сложно. Климатические модели показывают, что для выявления тенденции могут потребоваться данные за 30–40 лет, сказала Дуткевич.
Чтобы быстрее выявить какие-либо закономерности в цвете океана, исследователи попробовали необычный подход: на протяжении 20 лет (2002–2022 гг.) почти ежедневные изображения океана с помощью спектрорадиометра среднего разрешения (MODIS), камеры на борту спутника НАСА Aqua, позволили команде рассмотреть несколько цветов в спектре видимого света, а не только синий и зелёный.

Устранение шума

«Трудно отличить шум от сигнала, поскольку каждое наблюдение полно шума», — говорит соавтор Эммануэль Босс (Emmanuel Boss), руководитель Лаборатории звука и цвета в Университете штата Мэн. Чтобы выйти за рамки сезонных колебаний и Эль-Ниньо, исследователи использовали статистический метод, с помощью которого они могли анализировать несколько переменных — все цвета, наблюдаемые MODIS, — одновременно.
Они обнаружили, что более чем на половине площади океанов, в основном вблизи тропиков, наблюдается явный сдвиг оттенка в сторону зелёного, даже несмотря на то, что доступны данные всего за 20 лет.
Поскольку океаны вблизи полюсов не подвергаются воздействию света круглый год, а темнота длится месяцами, исследователи сосредоточились на экваториальных океанах. «Но это не значит, что полюса не меняются», — добавляет Босс. Они также не смотрели области вблизи берегов; эти районы, естественно, довольно шумны из-за повторяющихся явлений, таких как апвеллинг, когда холодная, глубинная и богатая питательными веществами вода поднимается на поверхность и занимает место более тёплых поверхностных вод.

Изменения в морских организмах

«Мы не знаем, что вызывает эту тенденцию. Это может быть растворённый органический материал, изменения в типе и количестве фитопланктона… все эти аспекты могут повлиять на цвет океана», — говорит Босс. «Мы надеемся, что коллеги попытаются найти причину этих изменений». Авторы отметили, что изменения цвета не следовали за изменениями температуры поверхности моря.
По мнению авторов, в этом может быть виновато изменение климата. Эта гипотеза возникла не только из того, что они нашли в наборе данных, но и из того факта, что данные лучше всего соответствовали одной из моделей, над которой работала команда, — модели с высокими выбросами углерода и сценарием видимого изменения климата.
Исследование актуально, потому что оно проливает свет на изменения в популяциях фитопланктона, которые лежат в основе многих морских пищевых сетей, говорит Лусиана Прадо (Luciana Prado), физический океанограф из Государственного университета Рио-де-Жанейро в Бразилии, которая не участвовала в исследовании. Первичные консументы - от зоопланктона до медуз - потребляют фитопланктон, тогда как вторичные, в том числе многие рыбы, питаются им. Наконец, основные потребители, такие как акулы и морские млекопитающие, часто питаются рыбой.
«Изменение цвета воды может означать, что может произойти новое распределение элементов и питательных веществ, которые повлияют на количество и качество фитопланктона в океанах», — добавила Прадо.
«Это сложный, нетрадиционный новый подход к изучению цвета океана», — сказала Ауреа Чиотти (Aurea Ciotti), океанограф-биооптик из Университета Сан-Паулу, не участвовавшая в исследовании. По её словам, такого рода исследования очень сложны, поскольку они работают с совершенно разными масштабами. «Эти исследования проводятся на огромных участках океана и изучают микроскопические организмы, которые живут несколько часов или дней. Подсчитать это, не упрощая принцип работы океанов, — серьёзная задача. Хорошая новость заключается в том, что сегодня у нас есть технологии, позволяющие проводить более точные расчёты, поэтому нам не нужно слишком упрощать данные», — заметила она.
По словам Чиотти, исследование привело к несколько парадоксальному выводу, что научному сообществу потребуется некоторое время, чтобы осмыслить это. «В условиях изменения климата было бы вполне логично, если бы океаны стали голубее или беднее жизнью и питательными веществами. Использование других методов открывает нам новые двери для понимания того, что реальность не всегда может соответствовать нашим ожиданиям».

Ссылка: https://eos.org/articles/more-than-half-the-worlds-ocean-surface-is-getting-greener