Климатическое моделирование, проводимое в рамках проекта CMIP6, использует набор данных о выбросах неоднородного аэрозоля от сжигания биомассы, который демонстрирует выраженную межгодовую изменчивость за период с 1997 по 2014 гг. из-за добавления спутниковых данных. Используя большой ансамбль модели системы Земли версии 2 (CESM2-LE) с исходными и сглаженными воздействиями аэрозоля от сжигания биомассы согласно CMIP6, авторы показывают, что неоднородность данных CMIP6 вызывает ложное десятилетнее субарктическое потепление суши. В годы с пониженной концентрацией аэрозоля повышенная солнечная радиация может вызвать резкое оттаивание субарктической многолетней мерзлоты, повышенный дренаж почвенных вод, высыхание верхнего слоя почвы и последующее потепление поверхности. Этот медленный процесс, который дополнительно усиливается нелинейными взаимодействиями облаков и аэрозолей, не может быть полностью компенсирован в годы повышенных потоков аэрозолей, что приводит к «покраснению» спектров приземной температуры в ответ на межгодовое аэрозольное воздействие большой амплитуды. В более общем плане эксперименты CESM2 идентифицируют путь возникновения десятилетней изменчивости в высоких широтах, включая межгодовое коротковолновое воздействие и медленные нелинейные реакции почвы.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00415-1

Глобальное потепление началось в середине 1970-х годов, когда повышение глобальной средней приземной температуры превысило естественную изменчивость. Каждое десятилетие после 1960-х было теплее предыдущего, а 2010-ые были самыми тёплыми за всю историю наблюдений. Но может быть много изменчивости от одного года к другому.
Сейчас, в 2023 году, бьются всевозможные рекорды. Самые высокие дневные температуры, когда-либо зарегистрированные в мире, произошли в начале июля, наряду с самой большой аномалией температуры поверхности моря за всю историю.

Температуры на суше и на поверхности океана в этом году бьют рекорды, как показано на этих графиках ежедневных оценок глобальной температуры поверхности (вверху) и температуры поверхности моря (внизу). Предоставлено автором на основе анализа NOAA, обработанного Университетом штата Мэн.

Согласно предварительному анализу, в июне была самая высокая глобальная средняя приземная температура. Протяжённость морского льда Антарктиды была рекордно низкой. Между тем, концентрация углекислого газа в атмосфере продолжает расти темпами, которые не показывают никаких признаков замедления.
Очевидные последствия включают проливные ливни в некоторых частях мира, контрастирующие с чрезмерной жарой и лесными пожарами в других местах, особенно недавно в Канаде.
Но глобальная средняя приземная температура не продолжает неуклонно повышаться. Наибольшее увеличение и самые тёплые годы, как правило, происходят на последних стадиях явления Эль-Ниньо.
Вызванное деятельностью человека изменение климата безжалостно и во многом предсказуемо. Но в любое время и особенно локально оно может быть замаскировано погодными явлениями и естественной изменчивостью в межгодовых (Эль-Ниньо) или десятилетних временных масштабах.
Сочетание десятилетней изменчивости и тенденции к потеплению из-за увеличения выбросов парниковых газов делает температурный рекорд более похожим на восходящую лестницу, чем на неуклонный подъём.

Глобальные температуры не растут неуклонно, а ступенчато, обычно в конце явления Эль-Ниньо. Предоставлено автором на основании данных NOAA.

Источники изменчивости

Концентрация углекислого газа в атмосфере продолжает неуклонно расти, несмотря на Парижское соглашение и усилия многих стран и организаций (городов, компаний), которые выполнили свои обязательства по сокращению выбросов.
К несчастью для планеты, некоторые страны, включая Китай и Индию, продолжают сжигать уголь и строить угольные электростанции, выбросы которых более чем компенсируют успехи в других местах.
Но повышение температуры следует ступенчатой прогрессии. Самым тёплым годом в ХХ веке был 1998 год, после сильного Эль-Ниньо 1997-98 гг. Затем потепление приостановилось, и так называемый «перерыв» в глобальном потеплении с 2001 по 2014 гг. привёл к тому, что отрицатели изменения климата стали громко заявлять, что глобальное потепление — это миф.
Крупное явление Эль-Ниньо в 2015–2016 гг. изменило ситуацию. 2015 год стал самым тёплым годом за всю историю наблюдений, положив конец перерыву, но его превзошёл только 2016 год, который до сих пор остаётся самым тёплым календарным годом во многих архивах данных.
Большая годовая изменчивость связана с явлениями Эль-Ниньо. Но это нечто большее. Дальнейший анализ показывает, что десятилетняя изменчивость Тихого океана, иногда называемая Тихоокеанским десятилетним колебанием или Междекадным тихоокеанским колебанием, привела к изменениям в количестве тепла, удерживаемого на различных глубинах океана.
Тихоокеанское десятилетнее колебание можно рассматривать как версию Междекадного тихоокеанского колебания для северного полушария.
С Тихоокеанским десятилетним колебанием произошли серьёзные изменения в тихоокеанских пассатах, давлении на уровне моря, уровне моря, осадках и местонахождении штормов во всех странах Тихого океана и Тихоокеанского побережья. Эти изменения распространились на южные океаны и через Арктику в Атлантику.
Эффекты самые большие зимой в каждом полушарии. Имеются убедительные, но неполные доказательства того, что изменения ветров влияют на океанские течения, конвекцию и «опрокидывание» океана, что приводит к изменениям количества тепла, удерживаемого глубоко в океане во время отрицательной фазы Тихоокеанского десятилетнего колебания.
Соответственно, во время положительной фазы Тихоокеанского десятилетнего колебания больше тепла откладывается в верхних 300 м океана, где оно может влиять на глобальные температуры.
Во время отрицательной фазы больше тепла сбрасывается ниже 300 м, что способствует общему потеплению океанов, но теряется на поверхности. Во время Эль-Ниньо тепло, хранящееся на глубине в западной тропической части Тихого океана, перемещается и возвращается в атмосферу, вызывая мини-глобальное потепление.

Повышение температуры

Исследования показывают, что теплосодержание океана увеличивается более неуклонно, чем потепление приземного воздуха, и это лучший индикатор, свидетельствующий, что глобальное потепление продолжается.
Повышение уровня моря происходит как из-за расширения океана по мере его нагревания, так и из-за таяния наземных льдов (ледников и ледовых щитов в Гренландии и Антарктиде). Поступает больше воды в океаны. Колебания происходят из-за того, что осадки по-разному распределяются между сушей и океаном, при этом больше осадков выпадает на сушу во время явлений Ла-Нинья.
Океан покрывает 70% поверхности Земли. Поскольку большая его часть находится в южном полушарии, где зима бывает с июня по август, самые высокие значения температуры поверхности моря приходятся на март, в конце южного лета. Но поскольку колебания температуры суши намного больше, самые высокие глобальные средние температуры поверхности достигаются примерно в июле.
С появлением нового Эль-Ниньо и перспективами того, что это может стать ещё одним крупным событием, произойдёт ли следующий шаг вверх по лестнице? Уже в 2023 году температура поверхности моря в апреле стала самой высокой за всю историю наблюдений, и её значения превышают предыдущие максимумы на 0,2℃.
Это подготовило почву для того, чтобы июнь имел рекордно высокие температуры приземного воздуха во всём мире. В начале июля они достигли самых высоких значений за всю историю наблюдений.
Можно ожидать, что 2023 год станет самым тёплым годом на сегодняшний день. Но температура поверхности моря во время явлений Эль-Ниньо, как правило, достигает пика примерно в декабре и оказывает наибольшее влияние в последующие два месяца. Это готовит почву для того, чтобы к 2024 году подняться по лестнице на следующий уровень, возможно, на 1,4℃ выше доиндустриального уровня, с вероятными ежедневными вторжениями более 1,5℃.

Ссылка: https://theconversation.com/global-temperature-rises-in-steps-heres-why-we-can-expect-a-steep-climb-this-year-and-next-209385

Изменение климата увеличивает интенсивность и частоту явлений экстремальной жары. Экологическая реакция на экстремальную жару будет зависеть от физиологии растительности и термоустойчивости. По оценкам авторов, лиственница сибирская, основной вид в бореальной Евразии, уязвима к экстремальной жаре на южной окраине своего ареала из-за его низкой термоустойчивости (T_crit фотосинтеза: ~ 37–48°C). Прогнозы моделей системы Земли CMIP6 предполагают, что температура листьев может превысить 25-й процентиль T_crit лиственницы сибирской на два-три дня в году в течение следующих двух-трёх десятилетий (к 2050 г.) при сценариях с высоким уровнем выбросов (SSP3-7.0 и SSP5-8.5). Такая степень потепления поставит под угрозу дальнейшую способность биома ассимилировать и связывать углерод. В этой работе подчёркивается, что при высоких выбросах мы можем приблизиться к резкой экологической точке невозврата в южных бореальных лесах Евразии значительно раньше, чем в оценках моделей системы Земли, не учитывающих признаки термоустойчивости растений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-023-00910-6

Надёжность прогнозов приземной температуры воздуха на основе современных моделей климатической системы, участвовавших в CMIP6, является спорной, особенно в региональном масштабе. Авторы представили метод построения ограниченного мультимодельного ансамбля (ОМА), основанный на отбрасывании моделей, которые не могут воспроизвести наблюдаемые тенденции приземной температуры воздуха. Они используют ОМА для ограничения будущих прогнозов приземной температуры воздуха в соответствии с общими социально-экономическими путями SSP5–8.5 и SSP2–4.5, представляющими сильный и промежуточный сценарии. По сравнению с «сырым» (неограниченным) средним значением мультимодельного ансамбля CMIP6 влияние ограничения, основанного на наблюдениях, составляет менее 0,05°C за 100 лет в глобальном масштабе во второй половине XXI века. Однако региональные результаты показывают более широкий диапазон положительных и отрицательных корректировок, от -1,0°C за 100 лет до 1°C за 100 лет по сценарию SSP5–8,5. Хотя амплитуда при SSP2–4.5 относительно меньше, корректировка ОМА аналогична корректировке при SSP5–8.5, что указывает на независимость сценария воздействия ОМА. Идеальный эксперимент с 1%-ным ростом CO₂ предполагает, что реакция приземной температуры воздуха на воздействие двуокиси углерода (CO₂) в региональном масштабе отвечает за погрешности мультимодельного ансамбля в исторический период, что подразумевает высокую надёжность ОМА в прогнозах XXI века. Преимущество ОМА состоит в том, что он выходит за рамки идеи «образцовой демократии», принятой в мультимодельном ансамбле. Неограниченный мультимодельный ансамбль CMIP6 может переоценивать риски будущего потепления над Северной Америкой, но недооценивать риски над Азией.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00410-6

Атлантическая меридиональная термохалинная циркуляция - важная океаническая циркуляция глобального масштаба, и её изменения могут быть причиной прошлых резких изменений климата. Здесь, используя две версии совместной климатической модели, авторы показывают, что устойчивость этой циркуляции зависит не только от фонового климата, но и от типа основного внешнего воздействия: пресной воды или парниковых газов. При преобладании пресноводного воздействия гистерезис этой циркуляции (резкий обвал/возобновление) становится возможным только в моделируемых ледниковых условиях с закрытым Беринговым проливом. В нынешних и будущих условиях воздействие как пресной воды, так и выбросов парниковых газов может разрушить эту циркуляцию, но только воздействие парниковых газов приводит к бистабильному состоянию равновесия, сравнимому с резким изменением климата. Эти результаты показывают, что статус Берингова пролива (открытый или закрытый) может способствовать или препятствовать существованию гистерезиса этой циркуляции, независимо от фоновых климатических условий, но напрямую связан с первичным форсингом.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-023-00916-0

Сибирь, пережившая катастрофические волны тепла в 2010 и 2012 годах, является одним из регионов, в которых экстремальные климатические явления произошли недавно. Для сравнения многолетних трендов экстремальных климатических явлений в южной части Сибири с таковыми в окружающих регионах по данным наблюдений за 1950–2019 гг. рассчитано 11 экстремальных климатических индексов, а тренды в Сибири и других регионах России проанализированы с использованием статистических методов, включая t-тест Уэлча, критерий Манна – Кендалла, оценку наклона Сена и кластерный анализ. Оказалось, что высокотемпературные явления в марте в Сибири происходят чаще, чем в прилегающих районах. Однако тренды повышения высоких температур здесь были ниже, чем в северо-западном Китае и Центральной Азии. Интенсивность сильных осадков увеличивается в Сибири, как и в прилегающих районах. По сравнению с соседними территориями, проанализированными в предыдущих исследованиях, тенденция сильных осадков в Сибири увеличилась незначительно. В частности, в Сибири наблюдается более заметная тенденция к уменьшению количества сильных осадков в летнее время, чем в других регионах. Однако засушливых трендов летом в целом по Сибири не наблюдается, а в некоторых её районах наблюдается противоположный тренд летних осадков.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/7/1131

Исследование с использованием моделей поверхности суши предполагает, что в будущем увеличение выбросов метана в Арктике будет ограничено высыханием ландшафтов многолетней мерзлоты, вызванным оттепелями. Авторы используют модель системы Земли Института Макса Планка, чтобы показать, что это ограничение может быть слабее, чем считалось ранее, из-за компенсаторных атмосферных обратных связей. В двух наборах экстремальных сценариев изменение гидрологии многолетней мерзлоты повлекло расхождение гидроклиматических траекторий, что, однако, привело к сопоставимым потокам метана. В то время как во влажной Арктике площадь водно-болотных угодий почти в два раза больше, чем во всё более засушливой, последняя отличается большей доступностью субстрата из-за более высоких температур в результате уменьшения испарения, сокращения облачности и большего количества солнечного излучения у поверхности. Учитывая ограничения современных моделей и потенциальную модельную зависимость отклика атмосферы, представленные результаты дают лишь качественную оценку этих эффектов, но предполагают, что атмосферные обратные связи играют важную роль в формировании будущих выбросов метана в Арктике.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01715-3

Орошение и озеленение городов могут смягчить экстремальные температуры и уменьшить неблагоприятное воздействие жары на здоровье. Однако некоторые недавние исследования показывают, что эти вмешательства могут фактически усугубить тепловой стресс за счёт повышения влажности. В этих исследованиях используются разные индексы теплового стресса (ИТС), что затрудняет взаимное сравнение относительной роли температуры и влажности. Предложенный метод использует вариационное исчисление для сравнения чувствительности ИТС к температуре и влажности, независимо от единиц ИТС. Авторы объясняют свойства различных ИТС и определяют условия, при которых они расходятся. Выделены недавние исследования, в которых использование различных ИТС могло привести к противоположным выводам. Полученные результаты имеют важное значение для оценки ирригации и озеленения городов как адаптивной реакции на перегрев и мер по адаптации к климату в целом. Авторы призывают исследователей критически относиться к выбору ИТС, особенно в отношении последствий для здоровья; этот метод предоставляет полезный инструмент для проведения обоснованных сравнений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00408-0

Береговая эрозия является нормальным природным процессом. Однако скорость береговой эрозии, а также частота и интенсивность прибрежных наводнений в настоящее время возрастают во всём мире из-за изменения климата. Текущие реакции на береговую эрозию в первую очередь определяются факторами, характерными для данной местности, такими как высота, уклон, характеристики берега и историческая скорость изменения береговой линии, но без систематического понимания процессов изменения побережья в контексте изменения климата, включая пространственно-временные факторы, изменения уровня моря, региональные изменения волнового климата и площади морского льда. В отсутствие чёткого понимания процессов изменения прибрежной зоны большинство нынешних откликов её реагирования были основаны на рискованном предположении (т.е. нынешнее изменение прибрежной зоны будет сохраняться) и не устойчивы к будущим изменениям климата. Здесь приведён обзор литературы, обобщающий новейшее научное понимание процессов изменения прибрежной зоны в условиях изменения климата и потенциальные пробелы в исследованиях в отношении прогнозирования будущей береговой эрозии. Этот обзор показывает, что совмещённая система прибрежного моделирования с прибрежной волновой моделью (например, SWAN, MIKE21 и др.) может сыграть решающую роль как в краткосрочной, так и в долгосрочной оценке прибрежных рисков и разработке защитных мер.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s13280-023-01901-9

Представлено первоначальное приложение NOAA-EPA Atmosphere-Chemistry Coupler (NACC) в облаке («NACC-Cloud», версия 1), обрабатывающее метеорологическую информацию по запросу и оперативную Глобальную систему прогнозирования NOAA версии 16 (GFSv16), создающее готовые к модельному использованию метеорологические файлы, необходимые для управления многомасштабным качеством воздуха сообщества Агентства по охране окружающей среды США (CMAQ). NACC является адаптацией процессора интерфейса метеорологии и химии Агентства по охране окружающей среды США версии 5 (MCIPv5) и используется в качестве основного связующего элемента в текущей оперативной модели прогнозирования качества воздуха NWS/NOAA. Разработка и использование NACC-Cloud имеют решающее значение для предоставления научному сообществу упрощённого доступа к оперативным данным NOAA GFSv16, а также определяемой пользователем обработки и загрузки готовых к использованию в модели метеорологических данных для любого регионального домена CMAQ по всему миру. Система NACC-Cloud была реализована на платформе высокопроизводительных вычислений Amazon® Web Services, и результаты этой работы показывают, что система NACC-Cloud сразу же приносит пользу сообществу специалистов по моделированию качества воздуха во всём мире.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/7/1110