в новой версии КМ ИФА РАН

Валидация новой версии
климатической модели ИФА РАН и
ее чувствительность к увеличению
концентрации CO2 в атмосфере
К.Е. Мурышев1,2, А.В. Елисеев1, И.И. Мохов1
1Инcтитут
физики атмосферы им. А.М. Обухова
Российской академии наук
2Московский
физико-технический институт
КМ ИФА РАН
Разрешение: 4.5oх6o, L8-атмосфера, L1-суша
Шаг по времени: 5 сут.
Атмосфера: статистически-динамическая
модель.
Океан: модель общей циркуляции.
Морской лед: диагностическая схема,
основанная на значениях ТПО.
Почва и растительность: упрощенная схема
BATS.
Общая схема КМ ИФА РАН
длинноволновая радиация
коротковолновая радиация
приходящее солнечное излучение
АТМОСФЕРА
стратомезосфера
свободная тропосфера
концентрации
образование облаков
(один эффективный слой)
осадки
СО2 ,N2O, CH4,
фреонов
тропосферных и
синоптические процессы стратосферных
параметризованы
аэрозолей
крупномасштабная
циркуляция,
конвекция
пограничный слой
тепловое излучение,явное тепло, влага
радиация, явное тепло, влага, импульс
МОРСКОЙ ЛЕД
МОДЕЛЬ ОБЩЕЙ
ЦИРКУЛЯЦИИ
МИРОВОГО
ОКЕАНА
РАСТИТЕЛЬНОСТЬ
(типы экосистем
предписаны)
ПОЧВА
ЛЕДНИКОВЫЕ
ЩИТЫ
(предписаны)
СНЕГ
ВЕЧНАЯ
МЕРЗЛОТА
Сравнительная характеристика нового и
предыдущего океанического блока
Статистическидинамический блок
Уравнение
состояния
=0(1-(T-T0))
Модель общей циркуляции
Уравнение состояния морской воды,
предложенное ЮНЕСКО [P. Fofonoff
and R.C. Millard, 1983]
Термохалинная
циркуляция
Интенсивность ТХЦ
определяется
характеристикой
перепада температуры
между экватором и
полюсом
Рассчитывается исходя из полных
уравнений гидротермодинамики в
приближении Буссинеска
Разрешение
4.5oх6o, L4; шаг по времени
– 5 суток
3oх5o, L25; шаг по времени – 1сутки
Поле солености Предписано во всем океане
Предписано на поверхности
Последние усовершенствования:
При моделировании взаимодействия океана и
атмосферы коррекция потоков тепла и импульса не
используется
Последние усовершенствования:
При моделировании взаимодействия океана и
атмосферы коррекция потоков тепла и импульса не
используется
Внесены изменения в схему расчета морского льда,
вследствие чего модельная приповерхностная
температура воздуха в Арктике стала лучше
согласовываться с данными наблюдений
Результаты
Среднегодовая ТПО (С)
согласно атласу [Levitus
and Boyer,1994]
Среднегодовая ТПО (С)
в новой версии КМ ИФА
РАН
Среднегодовой меридиональный перенос тепла (в Пентаваттах): Мировой океан
(черный), Атлантический океан (красный), суммарный перенос в Тихом и Индийском
океане (зеленый). Для сравнения приведены значения оценок меридионального
переноса тепла из [Macdonald and Wunsh, 1996] для глобального океана (кружки),
Атлантики (треугольники), Индийского и Тихого океанов (ромбики). Положительные
значения МПТ соответствуют переносу тепла на север, а отрицательные – на юг.
Среднегодовая
приповерхностная
температура (С) по
данным CRU
Среднеглобальное значение
составляет 14 0C
Среднегодовая
приповерхностная
температура (С) в
новой версии КМ
ИФА РАН
Среднеглобальное значение
составляет 13,5 0C
Приповерхностная температура (С) в новой версии КМ ИФА
РАН (белые кружки) и по данным CRU (черные кружки)
Среднегодовые осадки
(мм/сутки) по данным
[Xie, Arkin, 1997]
Средне-глобальное значение
составляет 963 мм/год
Среднегодовые осадки
(мм/сутки) в новой
версии КМ ИФА РАН
Средне-глобальное значение
составляет 1095 мм/год
Среднегодовые осадки (мм/сутки) в новой версии КМ ИФА
РАН (белые точки) и по данным измерений [Xie, Arkin, 1997]
(черные точки)
Общая облачность в новой версии КМ ИФА РАН (белые
кружки) и по данным ISCCP-D2 (черные кружки)
Широтные распределения среднегодовых данных наземных и
спутниковых наблюдений облачности BEST, WEA, Nimbus 7,
ISCCP, Meteor I и Meteor II [Mokhov, Schlesinger, 1994]
Среднегодовое изменение приповерхностной температуры
(в Кельвинах) вследствие удвоения содержания углекислого
газа в атмосфере в новой версии КМ МФА РАН.
Среднеглобальное значение потепления составляет 2,9 К.
Изменение приповерхностной температуры воздуха при зональном и годовом осреднении вследствие удвоения содержания
углекислого газа в атмосфере в старой версии КМ ИФА РАН (оранжевые кривые ) для сезонов декабрь-февраль (слева) и
июнь-август (справа) в сравнении с другими моделями промежуточной сложности (другие цветные кривые) . На рисунках
также указаны диапазоны изменения среднегодовой средне-зональной приповерхностной температуры, полученные в
проектах сравнения моделей общей циркуляции (серые столбцы). Рисунок взят из [Petoukhov et al., 2005].
Изменение
приповерхностной
температуры воздуха (в
Кельвинах) при
зональном и годовом
осреднении вследствие
удвоения содержания
углекислого газа в
атмосфере в новой
версии КМ ИФА РАН для
сезонов декабрьфевраль (белые точки),
июнь-июль (черные
точки) и среднегодовое
(зеленые квадратики).
Выводы
Подготовлена новая версия климатической модели ИФА РАН с
заменой статистически-динамического блока океана моделью
общей циркуляции.
Все основные модельные атмосферные и океанические поля в
целом согласуются с данными наблюдений.
Равновесная чувствительность новой версии КМ ИФА РАН к
удвоению содержания углекислого газа в атмосфере составила
2,9 К . Это значение находится в середине диапазона 2 – 4,5 К
по расчетам с современными моделями различной сложности.
Спасибо за
внимание!!!
Среднегодовая
зональноосредненная
функция тока
глобального океана
(в Свердрупах)
усредненная по
моделям IPCC
[Climate Change
2007]
Cреднегодовая
зональноосредненная
функция тока
глобального океана
(в Свердрупах) в
новой версии КМ
ИФА РАН