За последние два десятилетия научное сообщество добилось значительных успехов в изучении изменения климата и загрязнения воздуха, однако понимание их совокупного воздействия остаётся ограниченным. Традиционные модели часто не учитывают сложную сеть взаимодействий между сушей, морем и атмосферой, особенно при моделировании сложных явлений, таких как волны тепла, совпадающие со стоячим воздухом. Эти пробелы особенно тревожны в густонаселённых прибрежных и городских зонах, где воздействие на человека наиболее высоко.
Исследователи признают, что для улучшения прогнозов и мер реагирования на загрязнение необходимо более детальное изучение мелкомасштабных процессов. В связи с этим существует острая необходимость углубить понимание того, как климатические экстремумы и загрязнение воздуха взаимодействуют друг с другом.
Группа учёных под руководством Океанского университета Китая и Университета Цинхуа опубликовала статью в журнале Frontiers of Environmental Science & Engineering 19 мая 2025 года. В исследовании рассматривается, как передовые модели Земли с высоким разрешением могут более точно имитировать совокупное воздействие экстремальных погодных условий и загрязнения воздуха.
Команда учёных изучает механизмы, с помощью которых экстремальные погодные условия усиливают загрязнение воздуха и наоборот. Используя модели Земли нового поколения с разрешением в километр, исследование проливает свет на то, как плохо представленные процессы, такие как сухое отложение озона или различия в выбросах между городом и сельской местностью, могут искажать прогнозы загрязнения. Новые симуляции устранили эти проблемы, снизив переоценку озона в среднем на 62% в сильно загрязнённых регионах.
Сложные климатические экстремумы, включающие одновременные или последовательные события, становятся всё более частыми. Модели Земли с высоким разрешением имеют решающее значение для фиксации сложных мелкомасштабных процессов, лежащих в основе этих сложных явлений.
Чтобы справиться с высокими вычислительными требованиями таких симуляций, исследователи предлагают интегрировать методы искусственного интеллекта, ускоряя расчёты при сохранении точности. Их работа подчёркивает огромную ценность инструментов моделирования, которые могут отражать сложную, нелинейную реальность нашей атмосферы в условиях меняющегося климата.
«Понимание того, как экстремальные погодные условия и загрязнение воздуха усиливают друг друга, имеет важное значение для защиты жизни и экосистем», — говорят профессор Ян Гао и Делианг Чен, авторы исследования. «Модели Земли с высоким разрешением позволяют нам выявить взаимодействия, которые ранее были невидимы, предоставляя лицам, принимающим решения, знания, необходимые для подготовки к завтрашним климатическим рискам».
По мере эскалации климатических катастроф инструменты, которые могут точно определить, где и когда произойдёт столкновение загрязнения и погоды, становятся более важными, чем когда-либо. Модели с высоким разрешением могут революционизировать экологическое прогнозирование, предоставляя городам, прибрежным сообществам и системам здравоохранения возможность действовать быстро.
В сочетании с искусственным интеллектом эти модели могут предоставлять предупреждения в режиме реального времени и направлять инвестиции в адаптацию к изменению климата. Захватывая всю сложность систем Земли, это исследование закладывает основу для более устойчивого развития общества в условиях неопределённости будущего.
Предоставлено: Китайская академия наук.