Валидация новой версии климатической модели ИФА РАН и ее чувствительность к увеличению концентрации CO 2 в атмосфере 1 Инcтитут физики атмосферы им. А.М. Обухова Российской академии наук К.Е. Мурышев 1,2, А.В. Елисеев 1, И.И. Мохов 1 2 Московский физико-технический институт

КМ ИФА РАН Разрешение: 4.5 o х6 o, 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 АТМОСФЕРА приходящее солнечное излучение МОДЕЛЬ ОБЩЕЙ ЦИРКУЛЯЦИИ МИРОВОГО ОКЕАНА РАСТИТЕЛЬНОСТЬ (типы экосистем предписаны) ПОЧВА ЛЕДНИКОВЫЕ ЩИТЫ (предписаны) ВЕЧНАЯ МЕРЗЛОТА радиация, явное тепло, влага, импульс МОРСКОЙ ЛЕД крупномасштабная циркуляция, синоптические процессы параметризованы тепловое излучение,явное тепло, влага СНЕГ концентрации СО 2,N 2 O, CH 4, фреонов тропосферных и стратосферных аэрозолей коротковолновая радиация длинноволновая радиация образование облаков (один эффективный слой) стратомезосфера свободная тропосфера пограничный слой осадки конвекция

Статистически- динамический блок Модель общей циркуляции Уравнение состояния = 0 (1- (T-T 0 )) 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 4.5 o х6 o, L4; шаг по времени – 5 суток 3 o х5 o, L25; шаг по времени – 1сутки Поле солености Предписано во всем океанеПредписано на поверхности Сравнительная характеристика нового и предыдущего океанического блока

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 Последние усовершенствования:

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 Среднегодовая приповерхностная температура ( С ) в новой версии КМ ИФА РАН Среднеглобальное значение составляет 14 0 C Среднеглобальное значение составляет 13,5 0 C

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] Среднегодовые осадки (мм/сутки) в новой версии КМ ИФА РАН Средне-глобальное значение составляет 963 мм/год 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 декабрь- февраль (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 зонально- осредненная функция тока глобального океана (в Свердрупах) усредненная по моделям IPCC [Climate Change 2007] Cреднегодовая зонально- осредненная функция тока глобального океана (в Свердрупах) в новой версии КМ ИФА РАН