世界最大的地壳板块在日本海岸震动两分钟后，气象机构就向大约 5000 万居民发出了最后警告：8.1 级地震引发了一场冲向海岸的海啸。但直到海浪到达数小时后，专家们才评估出了 2011 年 3 月 11 日东北地震的真实规模。最终它被评为 9 级——释放出的能量是专家预测的 22 倍以上，造成至少 1.8 万人死亡，一些受到影响的地区从未收到过警报。现在科学家找到了一种方法，可以更快、更准确地估计出地震的级别，方法是使用计算机算法识别以光速从断层射出的引力波的尾迹。 参与寻找引力波（由大质量物体运动产生的时空涟漪）的研究人员意识到，这些以光速传播的引力信号也可以被用来监测地震。在激光干涉仪引力波天文台工作的弗罗里达大学物理学家 Bernard Whiting 表示：“想法是只要质量移动到任何地方，引力场就会发生变化，并且……一切都会感受到它。”“令人惊奇的是，这些信号甚至也会出现在地震仪中。”在 2016 年 Whiting和同事报告称，常规地震仪可以检测到这些引力信号。地震导致质量发生巨大变化；这些变化会产生引力效应，使现有的引力场和地震仪下方的地面都发生变形。通过测量这两者之间的差异，科学家得出结论，他们可以创建一种新的地震预警系统。引力信号在第一波地震波到达之前出现在地震仪上，地震图上的这一部分在传统中一直被忽略。Whiting 表示，通过将来自数十个地震仪的信号相互叠加，科学家可以识别模式来解释大型地震的大小和位置。现在法国蔚蓝海岸大学（Cote d'Azur University）的博士后 Andrea Licciardi 和他同事构建出了一种机器学习算法进行模式识别。他们用数十万次模拟地震训练模型，然后用东北地震的真实数据集对其进行了测试。研究人员在《自然》期刊上报告称，该模型在大约 50 秒内准确预测了该地震的震级——比其他最先进的预警系统更快。Whiting 表示：“这不仅仅是一个想法的种子——他们证明这是可以做到的。”“我们展示的是原理论证。他们展示的是实践证明。”

海洋正在发生变化。随着气候变化，世界水域也在发生变化，不仅海洋温度出现异常，海洋结构、水流甚至颜色也出现了异常。科学家表示，随着这些变化显现，通常稳定的海洋环境正变得更加不可预测和不稳定，在某些方面，这种现象类似于海洋失去了记忆。加州佩塔卢马法拉隆研究所的气候研究员 Hui Shi 是论文的第一作者，研究人员在这篇新论文中表示，“海洋记忆，即海洋条件的持久性，是气候系统可预测性超越天气时间尺度的主要原因。”“我们证明，通过海洋表面温度异常的逐年持续性来衡量的海洋记忆预计将在未来几十年里在全球大部分地区稳步下降。”在论文中，研究团队研究了被称为海洋上层混合层（MLD）的海洋浅层的海面温度（SST）。尽管 MLD 相对较浅——仅从海洋表面向下延伸至约 50 米的深度——但就热惯性而言，这一上层水随着时间表现出很大的持久性，尤其是与其上的大气的变化相比。建模表明——在本世纪剩余的时间内，上层海洋热惯性的这种“记忆”效应将在全球范围内下降，预计未来几十年内温度的变化将显著增加。研究人员表示，MLD 中的浅滩效应将给海洋上层带来更高水平的水混合，有效降低顶层的厚度。预计这将降低海洋的热惯性能力，使海洋上层更容易受到随机温度异常的影响。这对海洋野生动物意味着什么尚不清楚，但研究人员指出，“可能会对种群产生相应的影响”，不过预计某些物种会比其他物种适应得更好。另一方面，海洋记忆下降预计将让科学家更难预测即将出现的海洋动态，从而缩短各种与SST相关预测的可靠提前期。这将影响我们预测季风、海洋热浪（MHW）和极端天气时期等的能力。

全球气象学家预测，世界逐渐接近国际协议试图阻止的变暖阈值，地球未来五年内暂时达到该温度目标的可能性接近 50%。一个由 11 个不同的预报中心组成的团队周一为世界气象组织预测，随着人类造成的气候变化不断持续，从现在到 2026 年，全球有 48% 的机会至少一次达到比工业化之前的 1800 年代至少高出 1.5 摄氏度（2.7 华氏度）的年平均水平，这个温度是气候变化谈判和科学中的红色警报。几率随着温度计读数的增加而增加。去年同样的预测人员认为这种可能性接近40%，而在十年前只有 10%。由英国气象局协调的团队在其五年总体展望中表示，到 2026 年底，世界将有 93% 的可能性创下最热年份的记录。他们还表示，从 2022 年到 2026 年的五年有 93% 的可能性将是有记录以来最热的五年。气象学家还预测，美国西南部容易发生毁灭性火灾的特大干旱还将持续下去。协调该报告的英国气象局高级科学家 Leon Hermanson 表示：“我们将看到变暖持续，这与气候变化的预期相符。”

新研究报告称，科学家发现有证据表明，名为氦-3的关键稀有资源在地球上的常见程度可能是以前所知的十倍——不过多出来的氦-3是从哪里来的仍然是个谜。这项发现很重要，因为氦-3可以作为基础，为我们的文明提供无限的清洁能源，但是由于它主要存在于外太空（尤其是月球），我们以前认为它无法获得。氦-3是一种氦的同位素，这意味着它包含的质子数量与这种常见元素相同，但是中子数量不同。这种同位素被认为有望是未来聚变反应堆的强大能源，这使其成了科幻小说中的明星，也成了现实世界中广受欢迎的资源。然而虽然地质过程和核武器试验后会产生少量这种物质，但地球上可用的氦-3 被认为非常少。

现在加州大学圣地亚哥分校地球科学博士后学者 Benjamin Birner 领导的科学家捕捉到了此前未知的大气中氦-3丰度的证据，周一发表在《自然地球科学》期刊上的一项研究称，这“提出了氦-3预算的一个主要难题”，并且“促使人们寻找地球上被错过的氦-3资源——特别是因为氦-3被认为是一种重要但稀缺的资源。”研究人员表示，地球已知的氦-3来源仅占多出来部分的 10%。Birner 和同事是在解决另一个具有挑战性的问题——测量由于人类化石燃料消耗导致大气中氦的总体上升情况——的过程中偶然发现推断出的氦-3过剩状况。团队开发出一种首创的技术，通过检查另一种同位素氦-4估算人为氦排放，结果得出一个令人困惑的结论，即星球上存在着一些未知的氦-3来源。Birner 在电邮中表示：“我们只测量了大气中氦-4的变化。”“然而其他研究人员之前的工作表明大气中的氦同位素比（氦-3/氦-4）大致稳定。这些观察结果放在一起表明大气中氦-3的增加与氦-4的增加相匹配，否则我们会看到大气中同位素比发生变化。”

氦-3可能是核聚变的理想燃料，是一种有望模拟恒星供能过程的能源。尽管核聚变可能在几十年内都无法成为一种实用的能源，如果它可行，它就具有为全球人口提供无限清洁能源的潜力，这使其成为了一个诱人的研究领域。各个领域的科学家可能都会有兴趣在地球上寻找这项新研究中暗示的过剩氦-3。Birner指出，“氦-3的增多非常令人费解，因为到目前为止，我们都无法很好地解释这些氦-3的来源。”“这也是一个需要解决的、非常重要的难题，因为氦-3是和聚变反应堆重要且稀缺的资源。根据先前大气氦-3/氦-4趋势研究报告的不确定性，氦-3的积累看起来很重要，但我们的研究显然会推动对大气中氦-3/氦-4趋势进行更仔细的研究。”

俄罗斯的举动，包括对乌克兰港口的封锁，扰乱了从乌克兰发出的粮食供应。乌克兰是一个主要粮食出口国，长期以来被称为欧洲粮仓。联合国世界粮食计划署上周呼吁立即重新开放乌克兰港口，“以免当前的全球饥饿危机失控”。自战前以来，能源价格一直在上涨，促使许多化肥生产商放慢生产速度或关闭工厂。随着化肥成本飙升，世界各地的许多农民都在减少使用化肥，从而导致收成减少。恶劣的天气增加了挑战。今年春天，小麦出口大国印度酷热难耐，而美国南部大平原和东非的农作物也受到了干旱影响。世界粮食计划署上周五警告称：“全世界有 4400 万人正走向饥饿。”

英国一项公民科学调查发现，2004 至 2021 年间，撞在汽车上的飞虫数量下降了 58.5%，这一数字是基于司机对撞在车牌上的飞虫数量的计算。近年来，人们越来越担心，由于全球昆虫数量下降，特别是传粉昆虫减少，一些粮食作物可能因此受到影响。最近一项研究发现，在受灾最严重的地区，气候变化和农业使昆虫数量几乎减少了一半。但大多数对飞虫的监测是基于它们的分布，而不是数量。为更好地了解飞虫种群的变化，研究人员让司机在出行前把车牌擦拭干净，然后使用一个采样网格计算到达目的地时撞死在车牌上的飞虫数量，并将结果上传至应用程序。将昆虫数量除以出行距离，研究人员便能够得到“每英里昆虫数量”。这一指标从 2004 年的平均每英里 0.238 降至 2021 年的 0.104，在英国范围内下降了 58.5%。这种下降速度与 2017 年一项研究报告的速度相似。后者发现，过去 27 年里，德国的飞行昆虫生物量下降了 76%。

联合国报告称，过去 20 年间，每年都会发生 350 至 500 起大中型灾害事件。预计到 2030 年，灾害事件的数量将达到每年 560 起，即每天 1.5 起。报告将这些灾害归咎于一种由于“盲目乐观、估计不足和狂妄自大”导致的风险认知不足，在此基础上做出的政策、金融和发展决策加剧了现有的脆弱性，使人类处于岌岌可危的境地。灾害对发展中国家的影响尤甚，这些国家平均每年因灾害损失的 GDP 达到 1%，而在发达国家则为 0.1-0.3%。亚太地区承担的成本最高，平均每年因灾害损失的 GDP 达到 1.6%，而在发展中国家，最贫困者受灾也最为严重。

2021 年 6 月 29 日，一场热浪席卷北美西部，为加拿大创造了 49.6℃ 的历史最高气温纪录（比前一次峰值高 4.6℃），并导致加州宣布进入紧急状态。据英国布里斯托大学研究人员发表在《科学进展》杂志上的新研究，这场热浪是有记录以来全球任何地方所观察到的最极端的热浪之一，未来随着气候恶化，热浪将变得更强。热浪是指相对于每年某时某地区的预期条件而言一段长时间的炎热天气，可能会伴随着高湿度的气候。它是最具破坏性的极端天气事件之一。研究显示，2021 年 6 月北美西部的热浪是加拿大有史以来最致命的天气事件，致使数百人死亡。因高温天气产生的野火肆虐，造成了大规模基础设施损坏和农作物损失。

南亚的夏天来得太早了。在部分地区，严酷的热浪将温度推高到 120 华氏度（50摄氏度）。部分学校提前放暑假。数十人死于中暑。南亚深受气候变化之害。酷热在五月很常见。但不是在四月和三月，可一个多世纪以来，它们都是印度大部分地区最热的时候。晚上 11 点，在孟买一家冰激凌店外排队的 37 岁的 Chrisell Rebello 告诉 NPR：“天气很闷热！还很潮湿，情况变得很艰难。”“我们需要大量的冷饮、空调——还要一天洗很多次澡。”只有一小部分印度人——主要是富人——有空调。人们将破布浸泡在水中，然后将它们挂在门窗上。尽管如此，电风扇和空调还是让印度的电力需求飙升至历史新高。问题是印度 70% 的电力来自煤炭。因此政府正将客运列车改成为货运，为陷入困境的发电厂提供煤炭供应，从国外进口更多的煤炭。轮流停电正在损害工业生产。专家表示，短期内印度别无选择，只能烧煤保持风扇和空调运转。但是班加罗尔世界资源研究所的经济学家和气候变化专家 Ulka Kelkar 表示，长远来看它必须过渡到可再生能源，以避免变暖的恶性循环。Kelkar 解释道：“在某些温度和湿度区间，人体器官几乎不可能正常运作。”“身体基本无法自行降温，我们印度大部分人口仍然在田野、建筑施工和没有冷气的工厂工作。”整个南亚有超过 10 亿人面临着与高温有关的疾病的风险。医院正在准备特殊病房。

根据发表在《自然》期刊上的爬行动物灭绝风险评估研究，研究人员发现超过 21% 的爬行物种存在灭绝风险。这项研究结果显示，需要采取紧急保育行动来防止部分爬行动物走向灭绝，包括许多鳄鱼和乌龟物种。论文通讯作者、美国公益自然(NatureServe)的Bruce Young和同事及合作，使用世界自然保护联盟红色名录的等级对爬行动物进行了分类，借此评估全球爬行动物的灭绝风险。在 10196 个评估物种中，他们发现至少有 1829(21%) 个物种存在灭绝风险(按不同等级分为易危、濒危、极危)。其中鳄鱼和乌龟属于最容易灭绝的物种，分别有 57.9% 和 50.0% 的物种处于濒危状态。农业、伐木、城市建设、入侵物种等因素都是对爬行动物构成威胁的来源，但气候变化造成的威胁仍不明确。虽然此前有预测认为，干旱环境下的爬行动物最容易濒危(干旱环境中的爬行动物多样性非常丰富)，但研究人员发现，在森林居住的物种风险更大，这也许是因为森林环境中的爬行动物更容易暴露在特定的危险之中。

斯德哥尔摩国际和平研究的报告显示，2021 年全球军费支出首次突破 2 万亿美元达到 2.1 万亿美元，这是军费连续第七年增长。由于 2021 年经济快速复苏，军费支出虽然名义价值上增长了 6.1%，但占 GDP 的比重下降了 0.1%，从 2020 年的 2.3% 减少到 2021 年的 2.2%。美国的军事支出最高达到 8010 亿美元，比 2020 年下降 1.4%，军事负担从 2020 年占 GDP 的 3.7% 略降到 2021 年的 3.5%。军费最高的五个国家是美国、中国、印度、英国和俄罗斯，占到了总军费支出的 62%。

哥白尼气候变化服务中心（C3S）发表年度 ESOTC 报告，欧洲 2021 年夏季的温度比 1991-2020 年的平均夏季温度高出 1 摄氏度，为欧洲有记录以来最热的夏天。意大利去年 8 月在西西里岛测到 48.8 摄氏度，创下欧洲的历史纪录。地中海地区热浪导致希腊、土耳其和意大利发生严重山火。C3S 在 1 月份发布的报告说，在全球范围内，过去 7 年是有记录以来最暖和的时期。欧盟气候监测机构的记录可以追溯到 1979 年。但它也采用来自其他地面检测站、气球、飞机和卫星的记录，这些记录可以追溯到 1950 年。

塑料包围了我们——无论是超市使用的购物袋，还是洗发水和洗涤剂等家居用品的瓶子。塑料不仅以大型物品的形式存在，还以其释放出来的微小颗粒的形式存在。这些微小的塑料最终会进入环境，它们也会被摄入人体内。现在美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员分析了几种广泛使用的消费品，以更好地理解这些微塑料。他们发现，当塑料产品暴露在热水中时，会向每升水中释放出数万亿个纳米颗粒。NIST 的研究人员在科学期刊《环境科学与技术》上发表了他们的发现。NIST 的化学家 Christopher Zangmeister 表示：“关键在于我们看到不管哪里都有塑料颗粒。它们很多。每升数万亿个。我们不知道它们是否会对人或者动物的健康造成不良影响。我们只是高度确信它们在那里。”

美国太空军称，俄罗斯正在干扰乌克兰地区的 GPS 信号。GPS 系统被广泛用于导航等用途。太空军的 David Thompson 将军表示俄罗斯还没有攻击在轨的 GPS 卫星，他们正在密切提防这一可能性。GPS 是现代社会的关键基础设施之一，是最广泛使用的导航系统，俄罗斯有自己的导航系统 GLONASS，欧洲有伽利略导航，中国有北斗导航。GPS 接收器可通过接收四颗卫星的信号进行定位，误差通常只有几英尺。

1883 年 8 月，印尼名为喀拉喀托（Krakatau 或 Krakatoa）的多山岛屿毁灭。持续性的喷发在一次爆发达到最强，碎片喷至 80 公里高，80 万平方公里的地表被腐蚀性灰烬笼罩。随着岛上大部分地区爆炸并溅入大海，一场海啸升起并袭击了附近的爪哇岛和苏门答腊岛，事件造成的死亡总数为 3.6 万人，大部分人死于海啸。虽然印尼首当其冲，但喀拉喀托火山喷发在世界范围内产生的影响令人困惑。尽管喀拉喀托岛的海啸不太可能跨越大陆从印度洋进入其他洋盆，但不知何故，小海啸袭击了太平洋和大西洋沿岸国家的海岸线。由于缺乏任何其他解释，科学家将这些遥远的海啸归咎于巧合的地震。

之后的几十年中，地球物理学家一直对这些数据感到很困惑。例如 1955 年的一项研究发现，遥远的海啸与喷发时通过空气向外传播的压力波显著相关。研究作者推测，这种大气扰动和水之间发生了某种耦合。2003 年的计算机模拟进一步支持了这一观点，表明即使喀拉喀托岛的主要海啸确实穿过大陆的缝隙到达了太平洋和大西洋，也是在夏威夷、加利福尼亚和阿拉斯加等地的小海啸发生之后，相反这些地方的海啸与爆炸产生的压力波同步，这些压力波传播得更快。频率在听觉范围内的压力波被称为声音。

为了证实火山的声波或压力波可能导致海啸的推测性观点，科学家需要观察另一个版本的喀拉喀托火山在现代实时上演——当然这是一个尴尬的愿望。然而在 2022 年 1 月 15 日，南太平洋一个大部分被淹没的、名为洪阿哈阿帕伊的火山发出了噩梦般的咆哮。蘑菇状的火山灰云和当地的海啸破坏了汤加王国群岛。尽管造成的死亡人数很少，但是这座火山打破了各种记录：爆炸的碎片占据了三分之二的天空；它的火山灰云每小时产生的闪电放电高达 20 万次；爆发本身也是有记录以来最强的爆发之一。

随着气候危机打开了新的海上航线，船只排放的煤灰加速了冰层融化增加了生态系统的风险。去年二月的隆冬季节，名为 Christophe de Margerie 的俄罗斯油轮在北部航道冰冷的水域中航行，创造了历史。这趟从中国江苏到西伯利亚一个偏远北极港口的开创性航行被誉为是可能重塑全球航线的新时代的开端——将欧洲和亚洲之间的航行时间缩短了三分之一以上。气候危机使其成为可能。极地冰的缩小使北极的航运量在 2013 年至 2019 年期间增长了 25%，这一增长势头预计还将继续。不仅气候危机让北极航运成为可能，北极航运反过来也在加剧气候危机。更多的船只意味着废气的增加，由于涉及化石燃料不完全燃烧形成的空气污染物——“黑碳”的复杂现象，这些废气正在加速这个敏感地区的冰融化。当黑碳或者煤灰落在冰雪上时，会大大加快其融化的速度。和能够反射热量的白雪相比，黑雪和黑冰会吸收更多的能量，融化的速度也快得多，形成更快变暖的恶性循环。环保人士警告称，北极地区变暖的速度是全球平均水平的四倍，2015 年至 2019 年期间船舶产生的黑碳增加了 85%，这主要是由于油轮和散货船的增加造成的。这些颗粒会加剧城镇中的呼吸系统和心血管疾病，是短期但强有效的气候因素：根据一项估计，它们占据船舶二氧化碳排放当量的 20% 以上。

根据朴茨茅斯大学物理学家 Melvin Vopson 几年前的计算，每天创造的大量视觉图像——连同五亿条推文、无数文本、数十亿条 WhatsApp 消息，以及我们创造的每一个比特和字节的信息——可能会让我们的星球变得更重。Vopson 最近提出的一项基于反物质爆炸的实验可能会在某种程度上让科学界相信，信息可能不仅有质量，而且可能是一种奇怪的新物质状态，或者是平衡当今大多数宇宙观测结果的神秘的暗物质。Vopson 在新闻稿中问道：“如果我们假设信息是物理的并具有质量，并且基本粒子具有关于自身信息的 DNA，我们要如何证明呢？”“我最新的论文探讨了对这些理论的验证，以便让科学界能够认真对待它们。”Vospon 提出了一项实验，可以通过使用粒子-反粒子碰撞从理论上“擦除”宇宙中的信息来检验“信息和固体、液体、气体和等离子体一样，是独特状态的物质”这个假设。

WHO 的数据显示，几乎全球人口（99%）呼吸的空气都超过了世卫组织的空气质量限制，威胁着他们的健康。在监测空气质量的 117 个国家中，高收入国家 17% 的城市空气质量低于WHO PM2.5 或 PM10 的空气质量指南。在中低收入国家，不到 1% 的城市空气质量符合世卫组织建议的阈值。从全球来看，与全球平均水平相比，中低收入国家仍然更多地暴露于不健康的 PM 水平，但 NO2(二氧化氮是一种常见的城市污染物，也是颗粒物和臭氧的前体) 模式有所不同，表明高收入和低收入及中等收入国家之间的差异较小。74 个国家的大约 4000 个城市/人类住区在地面收集 NO2 数据。总的来说，其测量结果表明，这些地方只有 23% 的人吸入的二氧化氮的年平均浓度符合世卫组织空气质量指南最新版本的水平。

在晴朗夜晚走出门外，够幸运的话，你会看到“天塌下来”。NASA 估计，地球已发现了 5 万颗太空陨石。它们进入大气层时形成的流星或火球可能很漂亮，但很难追踪。5 万颗陨石中，天文学家仅能绘制出大约 40 颗陨石过去的轨道。这就是为什么澳大利亚科廷大学的 Seamus Anderson 和同事可能取得了一个重要的“第一”。他们报告称在偏远的澳大利亚内陆地区发现了一块陨石——这块陨石曾沿着金星和木星轨道之间的一个椭圆轨道运行——他们用两架无人机和机器学习将它从无人知晓的地方捡了回来。2018 年到科廷大学攻读博士学位的美国人 Anderson表示：“这算是半个惊喜。”“我们没想到第一次就会取得这么大的成功。”

位于珀斯市的科廷太空科技中心运行着“沙漠火球网络（Desert Fireball Network）”，这是一个由 50 个自动摄像机组成的系统，用于监测澳大利亚夜空中的流星。去年的一个晚上，两台摄像机追踪到天空中的一道痕迹，系统计算出有一小块陨石可能坠落在西澳大利亚沙漠的灌木丛中，这个地区被称为纳拉伯平原（Nullarbor）。观测的结果并不理想——他们估计这颗陨石的重量在 150 到 700 克之间，坠落在一个 5 平方公里的区域中——但是 Anderson 和两位同事决定进行实地考察。12 月他们从珀斯出发，驱车 1000 多公里，去寻找大海中的那根针：沙漠地面上的一块黑色陨石，距离最近的铺砌道路 50 公里。

过去这样的旅行几乎毫无意义。陨石猎手通常徒步搜索地面，以网格的方式来回走动，希望能有所收获。百分之八十的时间，他们都是一无所获。Anderson表示：“事实证明，人们在这些重复性任务上的表现很糟糕。”“一个主要的问题是人类不够留心。”通过重复，机器和研究人员学会了如何处理误报：瓶子、罐头、沙漠植物的根和偶尔出现的袋鼠骨头。这正是技术的用武之地。他们使用现成的硬件——一台配备了 44 兆像素摄像头的四旋翼无人机和一台配备了高端显卡的台式电脑。不寻常的是在于他们在电脑上运行的卷积神经网络——这是在内陆的露营者通常不会携带的机器学习软件。美国流星协会的 Mike Hankey 表示：“现在，寻找陨石的圣杯是无人机，它可以将一个地理区域划分成网格，观察地面，并通过人工智能发现陨石。”

南极洲东部一个冰架坍塌，为有记录以来的第一次。专家表示，冰架的消失可能会让其背后的冰川快速移动，从而导致冰盖更快消失，海平面上升幅度进一步增大。南极地区东部、约 1200 平方公里的康格冰架于 15 日前后崩解。英国南极考察处海洋地球物理学家罗布·拉特说，气候变暖增加了冰架崩解的可能性。法国、意大利合建的康科迪亚南极考察站本月 18 日测得零下 11.5 摄氏度气温，创历史最高纪录。这一数字较往年同期平均水平高约 40 摄氏度。拉特说，过去 40 年来南极地区出现了一系列冰架崩解现象，但主要出现在气温较高的西部。“自我们能接收卫星数据以来，南极地区东部没有出现过这样的冰架崩解情况。”