Построена модель атмосферы над Атлантикой

Построена модель атмосферы над Атлантикой

Сотрудники Института океанологии РАН создали уникальный трехмерный массив данных о состоянии атмосферы в Северной Атлантике за последние 40 лет с использованием численного моделирования. Модель, на основе которой был создан этот массив, находится в открытом доступе и позволяет с высоким разрешением воспроизвести около 200 основных параметров атмосферы, что дает возможность наблюдать экстремальные атмосферные явления, такие как грозы и тайфуны, и оценить их влияние на глобальный климат Земли. В будущем ученые планируют «расширять географию» своей модели, чтобы такие явления можно было изучать во всем мире. Статья недавно опубликована в Journal of Applied Meteorology and Climatology. Исследования поддержаны грантами Российского научного фонда (РНФ).

«Трехмерный массив отвечает целому спектру исследовательских требований метеорологов, климатологов и океанологов, работающих как в исследовательской, так и в оперативной областях. Созданная модель служит уникальным источником данных для моделей циркуляции океана в силу своего высокого пространственного разрешения. Это позволит более точно воспроизводить динамику океана как в масштабах глобального изменения климата, так и для предсказания погоды», — пояснила Наталья Тилинина, руководительница проекта по гранту РНФ, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН (Москва).

Последние два десятилетия предсказывать погоду, изучать климат и его изменения, все точнее описывать строение атмосферы и происходящие в ней процессы ученым помогает численное моделирование. Глобальные модели общей циркуляции атмосферы и океана покрывают всю планету «сетью», в каждом узле которой известны параметры — давление, температура, влажность воздуха, скорость ветра и другие. Они позволяют изучать процессы, происходившие в XX веке, и прогнозировать климатические изменения в XXI. Но эти модели обладают недостаточной точностью для того, чтобы явно воспроизводить мезомасштабные (в пределах 10–100 километров) и мелкомасштабные атмосферные явления. Чтобы уточнить эти результаты, ученые строят региональные модели, охватывающие отдельные области. При этом в качестве условий на границах используют данные глобального моделирования, а вычисления с повышенным пространственным разрешением позволяют учесть больше параметров. Например, рельеф местности, характеристики почвы и растительности или течения в океанах, которые влияют на нижние слои атмосферы.

Ученые Института океанологии РАН реконструировали циркуляцию атмосферы над Северной Атлантикой за последние 40 лет и создали уникальную трехмерную конфигурацию модели, получившую название Russian Academy of Sciences North Atlantic Atmospheric Downscaling (RAS-NAAD). Для построения модели исследователи использовали базу данных атмосферных реанализов — объединенных наблюдений за атмосферой, собранных со спутников, самолетов, наземных и водных метеостанций всего мира. Реконструкция охватывает область над океаном от 10° северной широты (на этой параллели находится, например, граница Сьерра-Леоне и Гвинеи) до 80° северной широты (значительно выше полярного круга).

Модель имеет пространственное разрешение 14 км и позволяет реалистично воспроизвести мезомасштабную динамику атмосферы и опасные атмосферные явления, такие как грозы и тайфуны. Она охватывает атмосферу от поверхности до примерно 20 км над землей и разделена на 50 уровней по вертикали (относительно давления в сухой атмосфере), где толщина приповерхностных слоев составляет 10–20 метров, а с высотой увеличивается до 500 метров.

Полный архив NAAD занимает 150 ТБ и через некоторое время будет выложен в свободный доступ для исследователей в виде отдельных годовых файлов. Данные позволяют анализировать около 200 параметров поверхности и свободной атмосферы — давление, температуру, влажность воздуха, электрические показатели и другие — каждые 3 часа за период с 1979 по 2018 год.

Принято считать, что экстремальные атмосферные явления — сильные штормы, грозы, боры (холодные местные ветры) — не влияют на глобальный климат. Однако до сих пор они не учитывались, поскольку их «не видно» в результатах климатических моделей из-за их грубого разрешения, и, по сути, их влияние никогда не изучалось. Кроме того, глобальные модели не позволяют точно воспроизводить взаимодействие океана и атмосферы, которое, по данным наблюдений, имеет существенное влияние как на локальную погоду, так и на континентальную. Ученые поставили перед собой задачу определить, насколько сильно изменятся оценки прогноза климата будущего, если учитывать все эти явления.

Понравился наш материал? Подписывайся на «Популярный университет» в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: