Biogeosciences: Представление цикла углерода на суше в CMIP6
Представление цикла углерода в климатических моделях важно из-за его влияния на изменение климата, но в предыдущих моделях было обнаружено много слабых мест в его воспроизведении. Улучшения в представлении цикла углерода суши в моделях земной системы, участвующих в проекте CMIP6, включают интерактивную обработку циклов углерода и азота, улучшенный учёт фотосинтеза и гидрологии почвы. Чтобы оценить влияние этих разработок моделей на аспекты глобального цикла углерода, инструмент оценки модели земной системы (ESMValTool) расширен для сравнения исторических расчётов, основанных на концентрации CO2 и выбросах CO2, из CMIP5 и CMIP6 с наборами данных наблюдений. Особое внимание уделяется различиям в моделях с интерактивным циклом азота суши и без него. Переоценки фотосинтеза (валовой первичной продуктивности) в CMIP5 были в значительной степени разрешены в CMIP6 для участвующих моделей с интерактивным азотным циклом, но сохранились для моделей без него. Это указывает на важность включения рамок ограничения для питательных веществ. Моделирование индекса листовой поверхности остаётся сложной задачей с большим разбросом модельных оценок как в CMIP5, так и в CMIP6. В моделях земной системы глобальное среднее поглощение углерода землёй (суммарная продуктивность биома) хорошо воспроизводится в мультимодельных средних значениях CMIP5 и CMIP6. Однако это является результатом недооценки суммарной продуктивности биома в Северном полушарии, которая компенсируется переоценкой в Южном полушарии и тропиках. Запасы углерода обладают большой неопределённостью в модельных оценках. Хотя содержание углерода в растительности немного лучше представлено в CMIP6, межмодельный диапазон содержания углерода в почве остаётся одинаковым между CMIP5 и CMIP6. В целом, небольшое улучшение в моделировании параметров цикла углерода на суше обнаружено в CMIP6 по сравнению с CMIP5, но при наличии многих оставшихся смещений требуются дальнейшие улучшения моделей, в частности для индекса листовой поверхности и суммарной продуктивности биома. Модели из групп, участвующих в обеих фазах CMIP, в целом работают аналогично или лучше в CMIP6 по сравнению со CMIP5. Это улучшение не столь существенно в мультимодельных средних из-за большего числа новых моделей в CMIP6, особенно тех, которые используют старые версии модели земель сообщества. Моделирование, основанное на выбросах, работает так же хорошо, как и основанное на концентрациях, несмотря на добавленный реализм процесса. В связи с этим авторы рекомендуют, чтобы модели земной системы в будущих фазах проекта CMIP выполняли расчёты, основанные на выбросах, в качестве стандарта, чтобы обратные связи между климатом и циклом углерода были полностью активны. Включение учёта азота привело к значительному улучшению воспроизведения фотосинтеза по сравнению с результатами моделей, не включающих этот процесс, что предполагает необходимость рассматривать цикл азота как необходимую часть всех будущих моделей цикла углерода. Следует также учитывать возможные преимущества включения дополнительных ограничивающих питательных веществ, таких как фосфор.
