Abstract. Accurate assessment of anthropogenic carbon dioxide (CO2) emissions and their redistribution among the atmosphere, ocean, and terrestrial biosphere – the “global carbon budget” – is important to better understand the global carbon cycle, support the development of climate policies, and project future climate change. Here we describe data sets and methodology to quantify the five major components of the global carbon budget and their uncertainties. Fossil CO2 emissions (EFF) are based on energy statistics and cement production data, while emissions from land use change (ELUC), mainly deforestation, are based on land use and land use change data and bookkeeping models. Atmospheric CO2 concentration is measured directly and its growth rate (GATM) is computed from the annual changes in concentration. The ocean CO2 sink (SOCEAN) and terrestrial CO2 sink (SLAND) are estimated with global process models constrained by observations. The resulting carbon budget imbalance (BIM), the difference between the estimated total emissions and the estimated changes in the atmosphere, ocean, and terrestrial biosphere, is a measure of imperfect data and understanding of the contemporary carbon cycle. All uncertainties are reported as ±1σ. For the last decade available (2009–2018), EFF was 9.5±0.5 GtC yr−1, ELUC 1.5±0.7 GtC yr−1, GATM 4.9±0.02 GtC yr−1 (2.3±0.01 ppm yr−1), SOCEAN 2.5±0.6 GtC yr−1, and SLAND 3.2±0.6 GtC yr−1, with a budget imbalance BIM of 0.4 GtC yr−1 indicating overestimated emissions and/or underestimated sinks. For the year 2018 alone, the growth in EFF was about 2.1 % and fossil emissions increased to 10.0±0.5 GtC yr−1, reaching 10 GtC yr−1 for the first time in history, ELUC was 1.5±0.7 GtC yr−1, for total anthropogenic CO2 emissions of 11.5±0.9 GtC yr−1 (42.5±3.3 GtCO2). Also for 2018, GATM was 5.1±0.2 GtC yr−1 (2.4±0.1 ppm yr−1), SOCEAN was 2.6±0.6 GtC yr−1, and SLAND was 3.5±0.7 GtC yr−1, with a BIM of 0.3 GtC. The global atmospheric CO2 concentration reached 407.38±0.1 ppm averaged over 2018. For 2019, preliminary data for the first 6–10 months indicate a reduced growth in EFF of +0.6 % (range of −0.2 % to 1.5 %) based on national emissions projections for China, the USA, the EU, and India and projections of gross domestic product corrected for recent changes in the carbon intensity of the economy for the rest of the world. Overall, the mean and trend in the five components of the global carbon budget are consistently estimated over the period 1959–2018, but discrepancies of up to 1 GtC yr−1 persist for the representation of semi-decadal variability in CO2 fluxes. A detailed comparison among individual estimates and the introduction of a broad range of observations shows (1) no consensus in the mean and trend in land use change emissions over the last decade, (2) a persistent low agreement between the different methods on the magnitude of the land CO2 flux in the northern extra-tropics, and (3) an apparent underestimation of the CO2 variability by ocean models outside the tropics. This living data update documents changes in the methods and data sets used in this new global carbon budget and the progress in understanding of the global carbon cycle compared with previous publications of this data set (Le Quéré et al., 2018a, b, 2016, 2015a, b, 2014, 2013). The data generated by this work are available at https://doi.org/10.18160/gcp-2019 (Friedlingstein et al., 2019).

The Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) is a hyperspectral imager on the Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) spacecraft. CRISM consists of three subassemblies, a gimbaled Optical Sensor Unit (OSU), a Data Processing Unit (DPU), and the Gimbal Motor Electronics (GME). CRISM's objectives are (1) to map the entire surface using a subset of bands to characterize crustal mineralogy, (2) to map the mineralogy of key areas at high spectral and spatial resolution, and (3) to measure spatial and seasonal variations in the atmosphere. These objectives are addressed using three major types of observations. In multispectral mapping mode, with the OSU pointed at planet nadir, data are collected at a subset of 72 wavelengths covering key mineralogic absorptions and binned to pixel footprints of 100 or 200 m/pixel. Nearly the entire planet can be mapped in this fashion. In targeted mode the OSU is scanned to remove most along‐track motion, and a region of interest is mapped at full spatial and spectral resolution (15–19 m/pixel, 362–3920 nm at 6.55 nm/channel). Ten additional abbreviated, spatially binned images are taken before and after the main image, providing an emission phase function (EPF) of the site for atmospheric study and correction of surface spectra for atmospheric effects. In atmospheric mode, only the EPF is acquired. Global grids of the resulting lower data volume observations are taken repeatedly throughout the Martian year to measure seasonal variations in atmospheric properties. Raw, calibrated, and map‐projected data are delivered to the community with a spectral library to aid in interpretation.

Ecosystems responded asymmetrically to the 2018 European drought.

Abstract. Accurate assessment of anthropogenic carbon dioxide (CO2) emissions and their redistribution among the atmosphere, ocean, and terrestrial biosphere in a changing climate is critical to better understand the global carbon cycle, support the development of climate policies, and project future climate change. Here we describe and synthesize data sets and methodology to quantify the five major components of the global carbon budget and their uncertainties. Fossil CO2 emissions (EFOS) are based on energy statistics and cement production data, while emissions from land-use change (ELUC), mainly deforestation, are based on land-use and land-use change data and bookkeeping models. Atmospheric CO2 concentration is measured directly, and its growth rate (GATM) is computed from the annual changes in concentration. The ocean CO2 sink (SOCEAN) is estimated with global ocean biogeochemistry models and observation-based fCO2 products. The terrestrial CO2 sink (SLAND) is estimated with dynamic global vegetation models. Additional lines of evidence on land and ocean sinks are provided by atmospheric inversions, atmospheric oxygen measurements, and Earth system models. The resulting carbon budget imbalance (BIM), the difference between the estimated total emissions and the estimated changes in the atmosphere, ocean, and terrestrial biosphere, is a measure of imperfect data and incomplete understanding of the contemporary carbon cycle. All uncertainties are reported as ±1σ. For the year 2022, EFOS increased by 0.9 % relative to 2021, with fossil emissions at 9.9±0.5 Gt C yr−1 (10.2±0.5 Gt C yr−1 when the cement carbonation sink is not included), and ELUC was 1.2±0.7 Gt C yr−1, for a total anthropogenic CO2 emission (including the cement carbonation sink) of 11.1±0.8 Gt C yr−1 (40.7±3.2 Gt CO2 yr−1). Also, for 2022, GATM was 4.6±0.2 Gt C yr−1 (2.18±0.1 ppm yr−1; ppm denotes parts per million), SOCEAN was 2.8±0.4 Gt C yr−1, and SLAND was 3.8±0.8 Gt C yr−1, with a BIM of −0.1 Gt C yr−1 (i.e. total estimated sources marginally too low or sinks marginally too high). The global atmospheric CO2 concentration averaged over 2022 reached 417.1±0.1 ppm. Preliminary data for 2023 suggest an increase in EFOS relative to 2022 of +1.1 % (0.0 % to 2.1 %) globally and atmospheric CO2 concentration reaching 419.3 ppm, 51 % above the pre-industrial level (around 278 ppm in 1750). Overall, the mean of and trend in the components of the global carbon budget are consistently estimated over the period 1959–2022, with a near-zero overall budget imbalance, although discrepancies of up to around 1 Gt C yr−1 persist for the representation of annual to semi-decadal variability in CO2 fluxes. Comparison of estimates from multiple approaches and observations shows the following: (1) a persistent large uncertainty in the estimate of land-use changes emissions, (2) a low agreement between the different methods on the magnitude of the land CO2 flux in the northern extra-tropics, and (3) a discrepancy between the different methods on the strength of the ocean sink over the last decade. This living-data update documents changes in methods and data sets applied to this most recent global carbon budget as well as evolving community understanding of the global carbon cycle. The data presented in this work are available at https://doi.org/10.18160/GCP-2023 (Friedlingstein et al., 2023).

Abstract Single nuclei analysis is allowing robust classification of cell types in an organ that helps to establish relationships between cell-type specific gene expression and chromatin accessibility status of gene regulatory regions. Using breast tissues of 92 healthy donors of various genetic ancestry, we have developed a comprehensive chromatin accessibility and gene expression atlas of human breast tissues. Integrated analysis revealed 10 distinct cell types in the healthy breast, which included three major epithelial cell subtypes (luminal hormone sensing, luminal adaptive secretory precursor, and basal-myoepithelial cells), two endothelial subtypes, two adipocyte subtypes, fibroblasts, T-cells, and macrophages. By integrating gene expression signatures derived from epithelial cell subtypes with spatial transcriptomics, we identify specific gene expression differences between lobular and ductal epithelial cells and age-associated changes in epithelial cell gene expression patterns and signaling networks. Among various cell types, luminal adaptive secretory cells and fibroblasts showed genetic ancestry dependent variability. A subpopulation of luminal adaptive secretory cells with alveolar progenitor (AP) cell state were enriched in Indigenous American (IA) ancestry and fibroblast populations were distinct in African ancestry. ESR1 expression pattern was distinctly different in cells from IA compared to the rest, with a high level of ESR1 expression extending to AP cells and crosstalk between growth factors and Estrogen Receptor signaling being evident in these AP cells. In general, cell subtype-specific gene expression did not uniformly correlate with cell-specific chromatin accessibility, suggesting that transcriptional regulation independent of chromatin accessibility governs cell type-specific gene expression in the breast.