В работе анализируется вклад атмосферных рек, циклонов и фронтов в общее количество осадков в Арктике. Авторы фокусируются на двух разных периодах различных погодных условий из двух авиационных кампаний: ACLOUD (Наблюдения за арктическими облаками с использованием бортовых измерений в полярный день; май/июнь 2017 г.) и AFLUX (Авиационная кампания «Потоки пограничного слоя Арктики»; март/апрель 2019 г.). Обе кампании охватили северный сектор Северной Атлантики, район Арктики, подверженный наибольшему количеству осадков. Используя реанализ ERA5, авторы выявили ярко выраженные региональные аномалии с повышенным уровнем осадков по сравнению с климатологией во время ACLOUD, тогда как во время AFLUX повышенные нормы осадков наблюдаются на большей части территории.
Разработана новая методология, позволяющая анализировать вклад атмосферных рек, циклонов и фронтов в интенсивность осадков на основе реанализа ERA5 и различных алгоритмов обнаружения. При этом различается, встречаются ли эти системы совместно или по отдельности. Вклады различаются между двумя периодами. Во время ACLOUD (начало лета) нормы осадков в основном связаны с атмосферными реками (40%) и фронтовой (55%) компонентой, в то время как циклонические компоненты (22%) играют второстепенную роль. Однако во время AFLUX (ранняя весна) осадки в основном связаны с компонентами, связанными с циклонами (62%). В течение обоих периодов кампании снег является преобладающей формой осадков, а небольшие дожди почти всегда связаны с атмосферными реками. Около трети осадков нельзя отнести ни к одной из погодных систем, так называемая остаточная. В то время как остаток чаще можно обнаружить в виде конвективных осадков, чем в виде крупномасштабных, редкий случай конвективных осадков (примерно 20%) не может полностью объяснить этот остаток. Доля осадков, классифицируемая как остаточная, значительно снижается, если применяется пороговое значение осадков, часто используемое для устранения «искусственных» осадков. Однако пороговое значение 0,1 мм ч⁻¹ уменьшает общее накопленное количество осадков в 2 (ACLOUD) и в 3 раза (AFLUX), особенно влияя на лёгкие осадки над Северным Ледовитым океаном. Также показана зависимость результатов от выбора алгоритма обнаружения, служащего первой оценкой неопределённости.
В будущем авторы намерены применить методологию к полному архиву ERA5, чтобы выяснить, являются ли различия, обнаруженные между периодами кампаний, типичными для разных сезонов, в которые они проводились, и можно ли выявить какие-либо тенденции в осадках, связанные с этими погодными системами.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/8705/2023/

По мере развития области климатического обслуживания растёт признание необходимости его оценки. Существующие исследования в основном включают подробные оценки и обсуждения одной или небольшого числа услуг или широкомасштабные выборочные мероприятия, в ходе которых регистрируется основная информация об очень большом числе услуг. В этой работе авторы предлагают промежуточный подход к оценке существующего климатического обслуживания, включающий показатели оценки с определениями высокой, средней и низкой эффективности на основе ранее предложенной структуры. Показатели оценки характеризуют тип информации, предоставляемой климатической службой, способ её передачи и степень прозрачного представления истории разработки инструмента. Использованы предложенные показатели для оценки выборки из 20 онлайн-инструментов поддержки принятия решений в США, направленных на реализацию адаптации к изменению климата. По мнению авторов, большинство инструментов достаточно тщательно представляют детальную информацию о климате и включают пояснительный материал. Однако лишь немногие инструменты содержат подробное обсуждение конкретных решений, на поддержку которых призван инструмент, или той роли, которую климатическая информация может играть в этих решениях. Эта работа вносит свой вклад в подход к оценке климатического обслуживания среднего масштаба, который обеспечивает золотую середину между подробными ситуационными исследованиями и широкомасштабной выборкой. Это может дополнить существующие исследования по оценке, а также выявить потенциальные проблемы и пробелы в исследованиях и оценке климатического обслуживания.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-023-03595-0

Многопрофильная дрейфующая обсерватория для изучения арктического климата (Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate, MOSAiC) представляла собой годовую экспедицию, проводившуюся при поддержке ледокола «Polarstern» после трансполярного дрейфа с октября 2019 года по октябрь 2020 года. Кампания задокументировала годовой цикл физических, биологических и химических процессов, воздействующих на систему атмосфера-лёд-океан. Центральное значение имели измерения термодинамической и динамической эволюции морского льда. Межведомственная международная группа под руководством Университета Колорадо / CIRES и NOAA-PSL наблюдала за метеорологией и обменом энергией между поверхностью и атмосферой, включая радиацию, турбулентный поток импульса, турбулентный поток скрытого и явного тепла и снежный кондуктивный поток. На льду располагались четыре станции: 10-метровая микрометеорологическая вышка в паре с мачтой 23/30 м и радиолокационная станция, а также три автономные станции для отслеживания атмосферных поверхностных потоков. В совокупности четыре станции получили данные примерно за 928 дней. Эта статья документирует получение и постобработку этих измерений и предоставляет исследователям руководство по доступу и использованию продуктов данных.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-023-02415-5

Озон, важный компонент атмосферы, влияющий на различные процессы в тропосфере и стратосфере и вносящий значительный вклад в изменение климата и окружающей среды. Развитие метеорологических спутниковых технологий позволило разместить в космосе приборы для обнаружения озона, обеспечивающие точные и глобальные спутниковые данные об озоне при любых погодных условиях. В этом исследовании используются наукометрические методы, такие как анализ сотрудничества, анализ совместного цитирования и анализ совпадения ключевых слов, для изучения текущего состояния, тенденций и будущих направлений спутниковых исследований озона с более широким охватом поиска и более объективными результатами по сравнению с обзором исследований ручным способом. Анализ набора данных из 5320 библиографических записей базы данных основной коллекции WoS позволяет выявить ключевые интеллектуальные рамки, формировавшие эту область в период с 2005 по 2023 гг. Результаты показывают, что ведущие страны, такие как США, Германия, Франция и Китай, наряду с их соответствующими учреждениями и авторами возглавляют спутниковые исследования озона. Партнёрские отношения между Соединёнными Штатами и европейскими странами играют решающую роль в продвижении научных исследований. Более того, 20 различных кластеров совместного цитирования определяют структуру знаний в данной области, демонстрируя последовательное развитие во времени. Фокус расширился от спутниковых инструментов наблюдения за озоном до более широких областей, таких как загрязнение атмосферы и условия окружающей среды, при этом «качество воздуха» становится важной областью исследований и будущей тенденцией. На основе этих выводов предлагаются четыре основных направления исследований: понимание механизмов загрязнения атмосферы, совершенствование технологий обнаружения озона, использование спутниковых данных об озоне для определения погодных и климатических явлений. Это исследование призвано помочь учёным, сообщая всестороннее представление о траектории развития спутниковых исследований озона. Его результаты могут служить ценным ориентиром для исследователей, позволяющим эффективно находить соответствующие публикации и журналы. Разработчики политики также могут использовать этот систематический обзор в качестве структурированного ориентира.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/8/1245

Изменения атлантической меридиональной термохалинной циркуляции представляют собой важнейший компонент изменчивости климата северного полушария. В модельных исследованиях её десятилетняя изменчивость приписывалась интенсивности глубокой зимней конвекции в Лабрадорском море. Эта связь подвергается сомнению наблюдениями переноса на участках субполярного круговорота. Авторы использовали модель океана с большим количеством вихрей, фиксирующую наблюдаемую концентрацию нисходящих потоков в северо-восточной Атлантике и незначительное влияние межгодовых изменений конвекции Лабрадорского моря в течение последнего десятилетия. Однако исключительно холодные зимы в Лабрадорском море в первой половине 1990-х гг. вызвали положительную аномалию атлантической меридиональной термохалинной циркуляции более чем на 20%, в основном за счёт усиления нисходящего потока в северо-восточной части Северной Атлантики. Отдалённый эффект чрезмерной плавучести в Лабрадорском море связан с быстрым распространением среднеглубинных аномалий плотности в море Ирмингера и их вовлечением в глубинное пограничное течение у Гренландии.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-40323-9

Методы ведения лесного хозяйства и интенсивность лесозаготовок влияют на производство древесины, поглощение углерода и биоразнообразие. Авторы разработали различные сценарии управления с помощью анализа заинтересованных сторон и включили их в симулятор роста леса PREBAS. Чтобы проанализировать влияние интенсивности сбора урожая, они использовали ограничения на общий урожай: обычный бизнес, низкий урожай, интенсивный сбор урожая и отсутствие урожая. Проведено моделирование на сетке, покрывающей всю территорию Финляндии, до 2050 года. Цели авторов состояли в том, чтобы (1) проверить, насколько сценарии управления различаются в своих прогнозах, (2) проанализировать потенциальное производство древесины, поглощение углерода и биоразнообразие при различной урожайности и (3) сравнить различные варианты распределения сценариев и охраняемых территорий. Уровень лесозаготовок имел ключевое значение для запасов и потоков углерода, независимо от управленческих действий и умеренных изменений доли строго охраняемых лесов. Напротив, биоразнообразие в большей степени зависело от других переменных управления, чем от уровня лесозаготовок, и относительно не зависело от запасов и потоков углерода.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s13280-023-01899-0

Быстрое распространение глубокого обучения вызывает растущий частный интерес к традиционно общественной организации численного прогнозирования погоды и климата. Государственно-частное партнёрство станет новаторским шагом на пути к соединению методов, основанных на физике и данных, и необходимым для эффективного решения будущих социальных проблем.
Жизнь и благополучие зависят от надёжных прогнозов погоды на каждый день. С изменением климата потребность в более точных прогнозах будущих экстремальных погодных явлений возрастает до уровня, при котором никакие инвестиции не кажутся достаточно большими. Прогнозы погоды и климата в основном составляются государственными метеорологическими службами, управляемыми на национальном и координируемыми на глобальном уровне. Эти прогнозы основаны на принципиальных уравнениях, описывающих физические законы, при этом прогноз погоды также включает в себя сотни миллионов наблюдений в день. Однако потребность в прогнозах погоды и климатических прогнозах со всё более высокой степенью детализации и количественной оценкой неопределённости на основе ансамбля приводит к значительным вычислительным и энергетическим накладным расходам. Расходы на такие усилия неизбежно бьют по государственному кошельку.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-023-00468-z

Реакция климата средних широт на потерю морского льда в Арктике остаётся неясной, отчасти потому, что реакция атмосферы чувствительно зависит от местоположения аномалий морского льда. Таким образом, оценка роли региональных аномалий протяжённости морского льда в Арктике имеет важное значение для оценки масштабов реакции атмосферы. Авторы исследовали эти отклики, а также атмосферные предвестники региональных аномалий протяжённости арктического морского льда в ходе моделирования длительного доиндустриального периода на основе 36 климатических моделей CMIP6. В этом исследовании изучаются изменения различных атмосферных переменных при разных временах опережения и запаздывания путём проведения комплексного анализа между годами малой и высокой протяжённости морского льда в разных арктических морях. Более сильные и статистически значимые взаимосвязи обнаруживаются, когда атмосфера приводит к изменениям морского льда, чем в обратном направлении, что позволяет предположить, что в моделях CMIP6 атмосфера приводит в движение морской лёд, а не наоборот. Установлено, что атмосферная циркуляция относительно нечувствительна к региональным аномалиям морского льда, за исключением Баренцева-Карского морей, где за отрицательными аномалиями следует устойчивая отрицательная зимняя картина, подобная Североатлантическому колебанию. В соответствии с так называемым стратосферным путём, ослабление стратосферного полярного вихря моделируется за один месяц до изменения Североатлантического колебания и может быть частично объяснено аномалией морского льда в Баренцевом-Карском морях в предшествующие месяцы. Величина этого ослабления в моделях зависит от других факторов, таких как снежный покров Сибири, Эль-Ниньо–Южное колебание и квазидвухлетнее колебание. Кроме того, отклики стратосферного полярного вихря и индекса Североатлантического колебания масштабируются примерно линейно с величиной аномалии морского льда Баренцева-Карского морей. Эти результаты подчёркивают межмодельную согласованность роли аномалии протяжённости морского льда Баренцева-Карского морей в реакциях атмосферы в доиндустриальных условиях. Поэтому в дальнейшем в первую очередь следует учитывать потерю морского льда в этом регионе, но с учётом будущих условий.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-023-06904-6

Расширение возможностей спутниковых наблюдений и моделирования изменило мониторинг засух, предоставив информацию практически в реальном времени. Однако нынешние усилия по мониторингу сосредоточены на угрозах, а не на воздействиях, и в дальнейшем они не связаны с комплексными или каскадными опасностями, сопутствующими засухам, такими как волны тепла, лесные пожары, наводнения и селевые потоки. В этой перспективе авторы выступают за мониторинг засухи на основе воздействия и интеграцию с более широким набором опасностей, связанных с засухой. Мониторинг, основанный на воздействии, будет выходить за рамки нисходящей информации об опасностях, связывая засуху с физическими или социальными воздействиями, такими как урожайность, доступность продовольствия, производство энергии или безработица. Такой подход, особенно прогнозирование последствий засухи, соответственно принесет пользу многочисленным заинтересованным сторонам, участвующим в управлении рисками и реагированием, с очевидными преимуществами для продовольственной и водной безопасности. Тем не менее, принятию и внедрению препятствует отсутствие согласованных данных о воздействии засухи, ограниченность информации о местных факторах, влияющих на доступность воды (включая потребность в воде, её переброску и забор), а также отсутствие связи моделей оценки воздействия с инструментами мониторинга засухи. Таким образом, внедрение мониторинга засухи на основе воздействия требует использования новых доступных дистанционных датчиков, наличия больших объёмов стандартизированных данных в областях, связанных с засухой, и внедрения искусственного интеллекта для извлечения и синтеза её физических и социальных воздействий.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-023-00457-2

Атлантический кадастр антропогенного углерода (C_ant) и его изменения в период с 1990 по 2010 гг. исследуются путём применения метода распределения времени прохождения к данным антропогенных индикаторов. В отличие от предыдущих приложений метода распределения времени прохождения здесь учитывается примесь старых вод, свободных от антропогенных трассеров. Самым большим отличием от других методов, основанных на прямых наблюдениях за углеродом, является более высокое хранение C_ant в глубинном океане. Результаты метода распределения времени прохождения лучше отражают наблюдаемое распределение других переходных индикаторов, таких как хлорфторуглероды. Изменения в океанической циркуляции/вентиляции важны в региональном масштабе. Усиленный апвеллинг более старой воды в Южном океане и уменьшение глубины конвекции в Лабрадорском море приводят к отклонениям скорости предполагаемого увеличения C_ant между 1990 и 2010 гг. от скорости, эквивалентной стационарному состоянию океана. Однако для всего запаса атлантического C_ant десятилетняя изменчивость вентиляции отдельных водных масс частично компенсирует друг друга, и эффект невелик из-за гораздо более длительного времени «промывки» всей Атлантики (порядка сотен лет). Общий запас C_ant увеличивается с 39,7 ± 7,7 Пг C в 1990 г. до 54,6 ± 9,5 Пг C в 2010 г., почти одновременно с ростом содержания CO₂ в атмосфере. Только сокращение атлантической вентиляции в течение нескольких десятилетий может серьёзно изменить это соотношение.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/preprints/bg-2023-113/