Уменьшение уровня кислорода в воде представляет критическую угрозу для природы и общества на Земле. В среднем к концу этого столетия озёра по всему миру столкнутся с климатом, не имеющим аналогов. Потепление Арктики вызывает обильное цветение токсичных водорослей. Исследование НАСА показало, что к 2100 году растительность тундры станет выше и зеленее.
Потепление Арктики вызывает обильное цветение токсичных водорослей, которыми питаются моллюски. Их, в свою очередь, поедают другие морские существа – и яд может распространиться по пищевой цепочке вплоть до человека. Недавно американские океанологи обнаружили масштабное цветение токсичных водорослей – динофлагеллят – недалеко от Аляски. Их концентрация почти в 20 раз превысила опасный порог.
Климат планеты активно меняется, это можно заметить уже по сокращению льда и потеплению в полярных зонах Земли. Последствий у такого повышения температуры много: например, из-за потери льдов в Российской Арктике растёт риск лесных пожаров в Восточной Сибири. Помимо этого, в зоны высоких широт попадают виды, которые ранее обитали в умеренных или субполярных климатических поясах.
Например, между 2015 и 2017 годами в водах потеплевшего Чукотского моря зафиксировали снижение разнообразия бактерий и простейших и увеличение численности видов зоопланктона и донных рыб. У таких изменений малопредсказуемые последствия, поскольку из-за них перестраиваются длинные пищевые цепи – от простейших до морских птиц и людей. В том же море в 2021 году вырос риск красных приливов – так называют массовое цветение динофитовых водорослей. Правда, это явление отнюдь не безопасное. Вдоль умеренных и субполярных широт весной и летом цветут колонии динофлагеллят Alexandrium catenella. Они содержат мощные нейротоксины, которые накапливаются в организмах, питающихся этими водорослями. Яд передается в пищевые цепи через моллюсков (они считаются основными переносчиками), вызывает паралитическое отравление рыб, птиц и даже людей, чья диета состоит из морепродуктов.
В 2021 году авторы статьи указали, что угроза масштабного цветения водорослей растёт – площадь скопления в районе Чукотского шельфа в водах США достигает почти 145 000 кв. км.
Через год группа исследователей из США решила подробно изучить региональную динамику этих динофлагеллят. Во время нескольких экспедиций в июле-сентябре 2022 года прибор Imaging FlowCytobot, который закрепили на судно, собирал изображения сообществ фитопланктона. Тогда в северных районах Берингова и Чукотского морей, а также на западе моря Бофорта океанологи обнаружили самое крупное скопление цветущих высокотоксичных A. сatenella. Научную работу об этом опубликовал журнал Limnology and Oceanography Letters.
Динофитовые водоросли цвели в арктических водах шесть недель – и, что примечательно, в отличие от других прибрежных районов США, вдоль Аляски плохо мониторят динамику морских сообществ. Хотя в этом регионе промышляют многие коммерческие организации, в том числе по добыче морских ресурсов.
Анализ концентрации показал, что в исследуемом районе на литр воды приходится более 17,4 тысячи клеток токсичных динофлагеллят. Важно отметить, что опасной считается концентрация больше тысячи клеток на литр. Как подчеркнули авторы статьи, нигде ранее столь необычную плотность этих микроорганизмов не выявляли.
Уровень токсичности, по словам учёных, высокий. Возможная причина заключается в том, что клетки A. сatenella накапливают больше токсинов, когда растут при низкой температуре. Но если говорить о возможных последствиях такого ядовитого цветения, они до конца неясны.
Есть вероятность, что гибель 25 моржей и двух серых китов на севере аляскинского полуострова Сьюард связана с высокой концентрацией динофлагеллят. Судя по всему, сообщества водорослей прошли через Берингов пролив, истощив за шесть недель запас растворённого в воде неорганического азота, то есть питательных веществ. Также возможно, что A. сatenella цветут и в Российской Арктике, но эти территории не входили в исследование. Зафиксированное цветение отложило новые цисты на дно Чукотского моря, что обеспечит присутствие этих водорослей в следующем сезоне, добавили океанологи. Так или иначе, распространение благоприятных условий для роста токсичных динофлагеллят может угрожать продовольственной безопасности, отравляя морепродукты и сдвигая период добычи морских ресурсов.
Уменьшение уровня кислорода в воде представляет критическую угрозу для природы и общества на Земле, заявила международная команда ученых в статье для журнала Nature Ecology & Evolution.
По словам ученых, уровень кислорода в воде оказался одной из так называемых планетарных границ — глобальных экологических показателей, определяющих способность Земли поддерживать существование человечества.
«Наблюдаемая деоксигенация пресноводных и морских экосистем представляет из себя еще один процесс, имеющий критическое значение для экологических и социальных систем Земли. Быстрая и постоянная деоксигенация водных сред Земли говорит о приближении к критическому порогу содержания кислорода», — говорится в статье.
Как добавил в пресс-релизе Калифорнийский университет в Санта-Круз, с 1980 года озера и водохранилища Земли потеряли пять и 18 процентов кислорода соответственно. Моря, в свою очередь, потеряли два процента кислорода с 1960 года. Огромный объем Мирового океана придает столь малой потере большой масштаб в абсолютных величинах, отмечается в пресс-релизе.
Новое исследование учёных из южнокорейского Центра физики климата Института фундаментальных наук показывает, что к концу столетия озёра по всему миру столкнутся с беспрецедентным потеплением из-за антропогенного изменения климата. Тропические озёра станут первыми, кто столкнется с этими не имеющими аналогов условиями, которые затронут как поверхностные, так и подповерхностные слои, создавая серьёзную угрозу биоразнообразию и экосистемам.
Озёра, известные своим богатым биологическим разнообразием и важнейшими экологическими функциями, сталкиваются с тревожной тенденцией: быстрым повышением температуры. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, проведённое командой лимнологов и специалистов по моделированию климата, предупреждает, что если антропогенное потепление продолжится в нынешнем темпе, к концу этого столетия озёра по всему миру могут испытать масштабное и беспрецедентное потепление как на поверхностном, так и на подповерхностном уровнях, что намного превысит все ранее наблюдавшиеся показатели.
В исследовании были использованы данные о температуре озёр, смоделированные с помощью современной компьютерной климатической модели (Community Earth System Model, версия 2), охватывающей период с 1850 по 2100 год нашей эры. Это первая в своём роде модель, которая отражает динамику и термодинамику озёрных систем в комплексе с атмосферой. В ходе исследования учёные использовали набор из 100 симуляций из прошлого в будущее, которые были выполнены на одном из самых быстрых компьютеров Южной Кореи. Каждое моделирование дает несколько иную картину естественной изменчивости климата, в то же время оно учитывает антропогенные последствия потепления, связанные с увеличением концентрации парниковых газов. Используя этот подход к комплексному моделированию, учёные смогли отделить диапазон естественных колебаний температуры озера от тех, которые вызваны вмешательством человека. Это позволило команде впервые оценить время, когда температура в озере надолго превысит естественные пределы.
В среднем к концу этого столетия озёра по всему миру столкнутся с климатом, не имеющим аналогов. Однако сроки этого события во всём мире различаются. Тропические озёра, обладающие богатым биологическим разнообразием, первыми столкнутся с беспрецедентными условиями, когда глобальное потепление примерно на 2,4° превысит уровень доиндустриальной эпохи.
В то время как поверхностное потепление влияет на виды, обитающие в мелководных слоях озера, некоторые организмы могут мигрировать вертикально в поисках более подходящих тепловых местообитаний. Поэтому важно также учитывать, как потепление проникает в подповерхностные слои. Исследование выявило синхронное возникновение не имеющих аналогов условий в подповерхностных слоях тропических озёр, вызванное быстрой передачей сигналов потепления вниз во время частых событий перемешивания озёр. Напротив, высокоширотные озёра частично защищают подповерхностные слои от поверхностного потепления за счет стратификации, задерживая, а иногда даже предотвращая изменение климата на глубинах.
Потепление глобального климата меняет структуру растительности лесов на Крайнем Севере. По словам исследователей NASA, эта тенденция сохранится по крайней мере до конца этого столетия. Изменение структуры леса может поглотить больше парникового газа углекислого газа (CO2) из атмосферы или усилить таяние вечной мерзлоты, что приведет к высвобождению древнего углерода. Миллионы точек данных с миссий Ice, Cloud, and land Elevation Satellite 2 (ICESat-2) и Landsat помогли в этом последнем исследовании, которое будет использовано для уточнения компьютерных моделей прогнозирования климата.
Ландшафты тундры становятся выше и зеленее. С потеплением климата растительность лесов на крайнем севере меняется, появляется больше деревьев и кустарников. Эти изменения в структуре растительности бореальных лесов и тундры будут продолжаться по крайней мере в течение следующих 80 лет, согласно недавно опубликованному исследованию ученых НАСА.
Пейзаж на месте пожара Мерфи-Доум, недалеко от Фэрбанкса, Аляска, во время эксперимента по изучению уязвимости арктических бореальных лесов (ABoVE) в августе 2022 года. NASA/Кэти Джепсон
Бореальные леса обычно растут между 50 и 60 градусами северной широты, покрывая большую часть Аляски, Канады, Скандинавии и России. Биом является домом для вечнозеленых растений, таких как сосна, ель и пихта. Дальше на север вечная мерзлота и короткий вегетационный период биома тундры исторически затрудняли поддержку больших деревьев или густых лесов. Растительность в этих регионах вместо этого состояла из кустарников, мхов и трав.
Граница между двумя биомами трудноразличима. Предыдущие исследования показали, что рост растений в высоких широтах увеличивается и перемещается на север в районы, которые ранее были скудно покрыты кустарниками и травами тундры. Теперь новое исследование под руководством НАСА обнаруживает возросшее присутствие деревьев и кустарников в этих регионах тундры и прилегающих переходных лесах, где встречаются бореальные регионы и тундра. По прогнозам, это продолжится по крайней мере до конца столетия.
«Результаты этого исследования продвигают растущий объем работы, которая признает сдвиг в моделях растительности в биоме бореального леса», — сказал Пол Монтесано, ведущий автор статьи и научный сотрудник Центра космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. «Мы использовали спутниковые данные для отслеживания увеличения роста растительности в этом биоме с 1984 года, и мы обнаружили, что это похоже на то, что компьютерные модели предсказывают на ближайшие десятилетия. Это рисует картину продолжающихся изменений в течение следующих 80 лет или около того, что особенно сильно в переходных лесах».
Данные исследования, представленные на карте Аляски и Северной Канады, подчеркивают изменение покрова деревьев, распространяющегося на переходные ландшафты. В бореальной Северной Америке наибольшее увеличение покрова деревьев (темно-зеленый) произошло в переходных тундровых ландшафтах. Эти ландшафты находятся вдоль холодной северной границы исследуемой области и исторически поддерживали в основном кустарники, мхи и травы. NASA Earth Observatory/Wanmei Liang
Ученые обнаружили прогнозы «положительных изменений средней высоты» во всех ландшафтах тундры и переходных — между бореальными и тундровыми — лесах, представленных в этом исследовании. Это говорит о том, что деревья и кустарники будут и крупнее, и более многочисленными в районах, где они сейчас редки.
«Увеличение растительности, соответствующее сдвигу, может потенциально компенсировать часть воздействия растущих выбросов CO2 за счет поглощения большего количества CO2 посредством фотосинтеза», — сказал соавтор исследования Крис Ней, научный сотрудник проекта NASA Landsat 8 и 9 в Годдарде. Углерод, поглощенный в ходе этого процесса, затем будет храниться в деревьях, кустарниках и почве.
Изменение структуры леса может также привести к таянию вечной мерзлоты, поскольку больше солнечного света поглощается более темной растительностью. Это может привести к выбросу CO2 и метана, которые хранились в почве тысячи лет.
Полет над бореальными ландшафтами Фэрбанкса, Аляска, во время полевой кампании ABoVE в августе 2022 года. NASA/Софи Бейтс
В своей статье, опубликованной в журнале Nature Communications Earth & Environment в мае, ученые NASA описали смесь спутниковых данных, машинного обучения, климатических переменных и климатических моделей, которые они использовали для моделирования и прогнозирования того, как будет выглядеть структура леса в ближайшие годы. В частности, они проанализировали почти 20 миллионов точек данных с ICESat-2 NASA. Затем они сопоставили эти точки данных с десятками тысяч сцен североамериканских бореальных лесов в период с 1984 по 2020 год с Landsat, совместной миссии NASA и Геологической службы США. Для создания моделей с такими большими объемами данных, которые называются проектами «больших данных», требуются передовые вычислительные возможности.
Миссия ICESat-2 использует лазерный инструмент, называемый лидаром, для измерения высоты объектов поверхности Земли (например, ледяных щитов или деревьев) с точки зрения космоса. В исследовании авторы изучили эти измерения высоты растительности на Крайнем Севере, чтобы понять, как выглядит современная структура бореальных лесов. Затем ученые смоделировали несколько будущих климатических сценариев — подстраиваясь под различные сценарии температуры и осадков — чтобы показать, как может выглядеть структура леса в ответ.
«Наш климат меняется, и по мере того, как он меняется, он влияет практически на все в природе», — сказала Мелани Фрост, специалист по дистанционному зондированию в NASA Goddard. «Ученым важно понимать, как все меняется, и использовать эти знания для информирования наших климатических моделей».
Африканские фермеры теряют около трети урожая из-за «климатических шоков». В частности, речь идет о локальных засухах, микронаводнениях и прочих явлениях малых масштабов.
Специалисты Всемирного Банка, университета ООН и европейские климатологи пришли к выводу, что фермеры Эфиопии, Нигерии, Мали и других стран Африки ежегодно теряют около трети урожая из-за различных «климатических шоков», в том числе локальных засух, микронаводнений и прочих явлений малых масштабов. Выводы ученых были опубликованы в статье в журнале Nature Sustainability.
«Небольшие «климатические шоки» привлекают значительно меньше внимания, чем крупные засухи, удары ураганов или массовые наводнения, однако их совокупный эффект может быть очень существенным. Проведенный нами анализ данных, собранных на 120 тыс. полей фермеров в шести странах Африки, показывает, что эти явления поражают около 35% хозяйств и снижают общенациональный объем урожая на 29%», — говорится в исследовании.
К такому выводу пришла группа экономистов и климатологов под руководством ведущего экономиста Всемирного Банка (Рим, Италия) Филипа Воллбурга при анализе данных. Данные собирались в 2008-2019 годах специалистами организации, а также профильными органами власти в шести африканских странах, в том числе в Эфиопии, Нигерии, Мали, Малави, Танзании и Нигере.
Эти данные, как отмечают исследователи, включают информацию о том, как часто и в каких объемах владельцы 120 тыс. индивидуальных полей и ферм теряли урожай и какие природно-климатические аномалии сопровождали эти потери. По словам исследователей, этот подход для сбора данных является крайне нетипичным, так как при проведении подобного анализа ученые обычно опираются на макроданные, а не на информацию с отдельных хозяйств.
Проведенный учеными анализ показал, что влияние «климатических шоков» на благополучие африканских фермеров, а также на общий объем урожая в африканских странах сейчас сильно недооценивается. В частности, в 2011 году микрозасухи, наводнения, нашествия насекомых и прочие погодно-климатические факторы, лишили фермеров Нигера около 70% урожая, что также произошло в Эфиопии в 2015-2016 годах и в Малави в 2018-2019 годах.
В среднем, ежегодно фермеры в этих шести странах лишаются около трети урожая в результате «климатических шоков», что оказывает существенное влияние на доступность пищевых ресурсов и экономико-политическую стабильность в этих регионах Африки, около 140-170 млн жителей которых проживают в регионах, подверженных наводнениям и засухам. Это следует учитывать при проработке планов по реализации целей устойчивого развития ООН, нацеленных на борьбу с голодом, подытожили исследователи.
Последствия изменения климата угрожают благополучию людей и планеты, цели по борьбе с глобальным потеплением далеки от достижения, говорится в пресс-релизе Всемирной метеорологической организации (ВМО).
«Мы далеки от достижения жизненно важных климатических целей. Последствия изменения климата и опасных погодных условий сводят на нет достижения в области развития и угрожают благополучию людей и планеты», – говорится в документе. В ВМО подчёркивают, что уровень парниковых газов достиг рекордных значений, и без решительных действий мир рискует столкнуться с глобальным потеплением на 3°C в этом столетии.
«Нам нужны срочные и амбициозные действия сейчас, чтобы поддержать устойчивое развитие, борьбу с изменением климата и снижение риска бедствий. Решения, которые мы принимаем сегодня, могут стать решающим фактором между будущим крахом или прорывом к лучшему миру», – заявила генеральный секретарь организации Селеста Сауло.
Изменение климата, вызванное деятельностью человека, привело к широкомасштабным и быстрым изменениям в атмосфере, океане, криосфере и биосфере. 2023 год стал самым тёплым за всю историю наблюдений с большим отрывом, с широко распространёнными экстремальными погодными явлениями. Эта тенденция продолжилась в первой половине 2024 года.
По прогнозу ВМО, глобальные температуры могут достигнуть рекордно высоких уровней в следующие пять лет. Этому будут способствовать парниковые газы и смена фаз океанских течений с Ла-Нинья на Эль-Ниньо.
Экс-советник генсека ООН Чунг: скорость изменения климата в мире пугающе растет. Скорость изменения климата в мире растет, что видно, в том числе, на примере очень теплого сентября в Москве, и планета, возможно, приближается к точке невозврата, заявил лауреат Нобелевской премии мира, экс-советник генсекретаря ООН по вопросам изменения климата Рае Квон Чунг.
«Сейчас в сентябре в Москве очень тепло и солнечно. В Сеуле перед моим отъездом было 35 градусов, должно быть 20 градусов в сентябре. Я был здесь в прошлом году, было очень прохладно в Москве. Скорость изменения очень высокая, возможно, мы приближаемся к точке невозврата», — сказал он, выступая на форуме «Облачные города».
Эксперт при этом отметил, что всё ещё считает возможным изменить такой тренд, хотя настроен все более и более скептически и очень обеспокоен.