Климатический центр Росгидромета

Новости партнеров

Science Advances: Увеличение числа конвективных экстремальных явлений Эль-Ниньо в сценарии удаления CO2

 

Известно, что экстремальные конвективные явления Эль-Ниньо (ЭКЯЭ), характеризующиеся сильными конвективными проявлениями в восточной части Тихого океана, имеют прямую связь с аномальными климатическими условиями во всём мире, и сообщалось, что они будут происходить чаще при парниковом потеплении. Здесь, используя набор ансамблевых экспериментов с увеличением и уменьшением концентрации CO2, авторы показывают, что частота и максимальная интенсивность ЭКЯЭ ещё больше увеличиваются в период замедления по сравнению с периодом нарастания. Эти изменения ЭКЯЭ связаны со смещением к югу зоны внутритропической конвергенции и усилением нелинейной реакции осадков на изменение температуры поверхности моря в период спада. Возрастающая частота ЭКЯЭ оказывает существенное влияние на региональные аномальные явления и вносит значительный вклад в среднерегиональные климатические изменения воздействия CO2.

 

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh2412

Печать

Geophysical Research Letters: Количественная оценка объёма таяния поверхности шельфового ледника Антарктики с использованием данных микроволновой модели и модели фирна: с 1980 по 2021 гг. 

 

Стабильности антарктического шельфового ледника угрожает таяние поверхности, которое было причастно к нескольким событиям его обрушения за последние десятилетия. Авторы сначала анализируют кумулятивное число дней состояния мокрого снега/льда («дни таяния») для сезонов таяния с 1980 по 2021 гг. над шельфовыми ледниками Антарктиды с использованием пассивных и активных микроволновых спутниковых наблюдений. Поскольку эти наблюдения не показывают объёмы талой воды напрямую, авторы рассчитывают их, используя основанную на физике модель многослойного снега SNOWPACK, управляемую глобальной моделью реанализа климата Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications Version 2. Обнаружена сильная нелинейная зависимость между днями таяния и объёмом производства талой воды. Расчёт дней таяния моделью SNOWPACK согласуется с наблюдениями как за совокупным числом дней, так и за пространственной и межгодовой изменчивостью. Самая высокая скорость таяния наблюдается на шельфовых ледниках полуострова, особенно в южное лето 1992/1993 и 1994/1995 гг. Для всех шельфовых ледников SNOWPACK вычисляет небольшую, но значительную тенденцию к уменьшению числа дней таяния в год и объёма производства талой воды за 41 год.

 

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL102744

Печать

Nature Reviews Earth & Environment: Орошение в системе Земля

  

На орошение приходится около 70% глобального забора пресной воды и около 90% её безвозвратного использования, что приводит к бесчисленным воздействиям на систему Земля. В этом обзоре авторы обобщают, как ирригация в настоящее время влияет на ключевые компоненты системы Земля. Оценки показывают, что имеется более 3,6 миллионов км2 в настоящее время орошаемых земель с горячими точками в интенсивно возделываемых Высоких равнинах США, Центральной долине Калифорнии, Индо-Гангском бассейне и северном Китае. Согласно моделям, каждый год во всём мире забирается примерно 2 700 ± 540 км3 воды для орошения, что в целом соответствует значениям, сообщаемым странами, несмотря на то, что эти оценки содержат существенные неопределённости. Экспансивное орошение изменило поверхностный энергетический баланс и биогеохимический цикл. Переход от потоков явного тепла к потокам скрытого тепла и возникающие в результате обратные связи между сушей и атмосферой обычно снижают температуру поверхности в региональном вегетационном периоде на ~ 1–3°C. Орошение может смягчить экстремальные температуры в некоторых регионах, но, наоборот, усугубляет влажностный тепловой стресс. Смоделированные реакции на осадки более разнообразны: в некоторых регионах с интенсивным земледелием наблюдается подавление местных осадков, но увеличение осадков вниз по течению из-за взаимодействия атмосферной циркуляции. Кроме того, орошение может увеличить поглощение углерода пахотными землями; однако оно также может способствовать увеличению потоков метана в рисовых системах и усилению азотной нагрузки на грунтовые воды. Междисциплинарные комплексные исследования могут способствовать лучшему пониманию этих взаимодействий ирригации и системы Земля, а также выявлению и уменьшению неопределённостей, предубеждений и ограничений.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-023-00438-5

Печать

npj Climate and Atmospheric Science: Региональные прогнозы аэрозолей на основе глубокого обучения и численного прогноза погоды

 

Транспортно-химические модели атмосферы широко применялись в прогнозах аэрозолей в последние десятилетия, в то время как они сталкиваются с проблемами, связанными с неопределённостями в интенсивности выбросов, метеорологическими данными и чрезмерно упрощёнными химическими параметрами. Авторы разработали пространственно-временную структуру глубокого обучения, названную PPN (сеть прогнозирования загрязнения для PM2,5), для точного и эффективного прогнозирования региональных концентраций PM2,5. Она имеет архитектуру кодер-декодер и сочетает в себе предыдущие наблюдения PM2,5 и численный прогноз погоды. Кроме того, модель предлагает взвешенную функцию потерь для повышения эффективности прогнозирования экстремальных явлений. Она была применена для прогнозирования трёхдневных концентраций PM2,5 в районе Пекин-Тяньцзинь-Хэбэй в Китае на трёхчасовой основе. В целом модель показала хорошие результаты со значениями коэффициента детерминации R2 и корня квадратного из среднеквадратичной ошибки RMSE 0,7 и 17,7 мкг м-3 соответственно. Она может зафиксировать высокую концентрацию PM2,5 на юге и относительно низкую концентрацию на севере и продемонстрировать лучшую производительность в течение следующих 24 часов. Использование взвешенной функции потерь снизило уровень «недооценки высоких значений, завышения низких значений», в то время как включение предыдущих наблюдений PM2,5 в фазу кодирования улучшило точность прогнозирования в течение 24 часов. Авторы также сравнили свои результаты с результатом современной численной модели (WRF-Chem с усвоением данных о загрязняющих веществах). Временные R2 и RMSE из WRF-Chem составляли 0,30-0,77 и 19-45 мкг м-3, в то время как в модели PPN они были 0,42-0,84 и 15-42 мкг м-3. Предлагаемая модель демонстрирует большие возможности в области прогнозирования аэрозолей и представляет собой эффективный и точный инструмент для раннего предупреждения и управления региональными случаями загрязнения.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-023-00397-0

Печать

Nature Communications: Выяснение влияния атлантического Ниньо на обмен CO2 между морем и воздухом

 

Атлантический Ниньо — это основной тропический режим межгодовой климатической изменчивости температуры поверхности моря, наблюдаемый в течение бореального лета и имеющий много общего с тропическим Тихоокеанским Эль-Ниньо. Хотя тропическая Атлантика является важным источником выбросов CO2 в атмосферу, влияние атлантического Ниньо на обмен CO2 между морем и воздухом изучено недостаточно. Авторы показывают, что атлантический Ниньо усиливает (ослабляет) дегазацию СО2 в центральной (западной) тропической Атлантике. В западном бассейне вызванные пресной водой изменения поверхностной солёности, значительно модулирующие парциальное давление CO2 на поверхности океана (pCO2), являются основной движущей силой наблюдаемых изменений потока CO2. Напротив, в аномалиях pCO2 в центральном бассейне преобладает изменение растворимости, вызванное температурой поверхности моря. Этот многовариантный механизм аномалии pCO2 заметно отличается от тихоокеанского, где реакция преимущественно контролируется вызванными апвеллингом аномалиями растворённого неорганического углерода. Контрастное поведение характеризуется высокой буферной способностью СО2 в Атлантике, где подповерхностная водная масса имеет более высокую щёлочность, чем в Тихом океане.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-023-38718-9

Печать

EGUsphere:  Выбросы закиси азота из панарктических наземных экосистем: анализ модели биогеохимии на основе процессов с 1969 по 2019 гг. 


Закись азота (N2O) является мощным парниковым газом с радиационным воздействием в 265–298 раз сильнее, чем у двуокиси углерода (CO2). Увеличение содержания N2O в атмосфере также способствует истощению стратосферного озона. Недавние полевые исследования показывают, что выбросы N2O из арктических экосистем увеличились в результате потепления. На сегодняшний день выбросы в пространстве и во времени не получили адекватной количественной оценки. Авторы пересмотрели существующую модель биогеохимии, чтобы включить более подробные процессы биогеохимического цикла азота (N) в почве, эффекты оттаивания многолетней мерзлоты и поглощение атмосферного N2O в почвах. Затем модель используется для анализа выбросов N2O из панарктических наземных экосистем. Обнаружено, что как региональное производство N2O, так и суммарные выбросы увеличились с 1969 по 2019 гг., при этом производство колебалось в пределах 1,2–1,3 Тг N в год, а суммарные выбросы в пределах 1,1–1,2 Тг N в год с учётом последствий таяния многолетней мерзлоты. Поглощение почвой N2O из атмосферы составило 0,1 Тг N год-1 с небольшой межгодовой изменчивостью. Атмосферное осаждение N значительно увеличило выбросы N2O на 31,5 ± 3,1%. Пространственно наземные экосистемы действуют как суммарные источники или стоки в диапазоне от -12 до 700 мг N м-2 в год в зависимости от температуры, осадков, характеристик почвы и типов растительности в регионе. 

 

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2023/egusphere-2023-1047/ 

Печать

CNN: Четыре тревожных графика, которые показывают, насколько экстремальным является климат прямо сейчас

 

Сейчас только половина 2023 года, и так много климатических рекордов побито, что некоторые учёные бьют тревогу, опасаясь, что это может быть признаком нагрева планеты намного более быстрого, чем ожидалось.
В широко распространённом твите Брайан Макнолди (Brian McNoldy), старший научный сотрудник Школы морских, атмосферных наук и наук о Земле Розенстила при Университете Майами, назвал повышение температуры океана и воздуха «полным безумием».
Он добавил: «Люди, которые регулярно видят это, не могут поверить своим глазам. Происходит что-то очень странное».
Другие учёные говорят, что, хотя данные вызывают тревогу, они не являются неожиданными как из-за продолжающегося роста загрязнения планеты, так и из-за появления природного климатического явления Эль-Ниньо, которое имеет глобальный эффект нагрева.
По словам учёных, независимо от того, являются ли побитые рекорды признаком выходящего за пределы модельных прогнозов изменения климата или результатом разворачивающегося, как ожидалось, климатического кризиса, они остаются очень тревожным сигналом того, что грядёт.
«Эти изменения вызывают глубокую тревогу из-за того, что они значат для людей этим и каждым последующим летом, пока мы не сократим выбросы углекислого газа гораздо более быстрыми темпами, чем сейчас», — говорит CNN Дженнифер Марлон (Jennifer Marlon), научный сотрудник Йельской школы окружающей среды.
Мир уже на 1,2 градуса по Цельсию теплее, чем в доиндустриальные времена, и, по прогнозам, следующие пять лет будут самыми жаркими за всю историю наблюдений.
«Мы давно говорим об этом — как полярники и климатологи — мы говорили, что вы можете рассчитывать на то, что следующие несколько десятилетий будет постоянно теплеть», — сказал CNN Тед Скамбос (Ted Scambos), гляциолог из Университета Колорадо, Боулдер. «Мы не сможем вернуться назад, пока не примем соответствующие меры».
Вот четыре диаграммы, показывающие, насколько рекордным был этот год, а самые жаркие месяцы ещё впереди.

Глобальный скачок температуры

1U

В 2023 году глобальная температура воздуха поднялась до рекордного уровня. Суточная температура воздуха (°C) на высоте 2 м за каждый год с 1979 по 2023 год.


Этот год обещает стать одним из самых жарких: глобальные данные показывают, что температура достигает необычно высокого уровня.
Согласно анализу, опубликованному в четверг Службой изменения климата Copernicus Европейского Союза, в первые одиннадцать дней июня наблюдались самые высокие температуры за всю историю наблюдений для этого времени года. Учёные обнаружили, что впервые глобальная температура воздуха в июне превысила доиндустриальный уровень более чем на 1,5 градуса по Цельсию.

Рекорды тепла бьются по всему миру.

В Канаде, где необычно удушающая волна тепла охватывает большую часть страны, температура побила несколько рекордов. Жара помогла подготовить почву для «беспрецедентных» ранних лесных пожаров, которые уже сжигают площадь примерно в 15 раз большую, чем в среднем для этого времени года, и распространяют опасный дым в Соединённые Штаты.
Ранее в этом месяце в Сибири также было побито несколько небывалых температурных рекордов, когда температура поднялась выше 100 градусов по Фаренгейту. Некоторые части Центральной Америки, а также Техас и Луизиана также сталкиваются с аномальными температурами. По данным Национальной метеорологической службы, в июне этого года в Пуэрто-Рико была сильная жара, когда температура поднималась выше 120 градусов по Фаренгейту.
Области Юго-Восточной Азии пережили «самую сильную жару за всю историю наблюдений», в то время как рекордные температуры в Китае убили животных и урожай и вызвали опасения по поводу продовольственной безопасности.
«Текущая ситуация странная», — сказал CNN Фил Рейд (Phil Reid) из Австралийского бюро метеорологии. «Самый странный Эль-Ниньо. Как вы должны определить или объявить Эль-Ниньо, когда везде жарко?»

Жара океана зашкаливает

2U

В 2023 году температура поверхности океана достигла рекордного уровня. Суточная температура поверхности моря (°C) с 1981 по 2023 год


Океаны нагреваются до рекордного уровня и не собираются останавливаться. Повышение температуры поверхности океана начало тревожить учёных в марте, когда она начала подниматься, а затем взлетела до рекордных уровней в апреле, заставив учёных изо всех сил пытаться понять, почему.
По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований, прошлый месяц был самым жарким за всю историю наблюдений за Мировым океаном. Это ситуация, продолжающаяся уже много лет. В 2022 году Мировой океан четвёртый год подряд побил рекорды тепла. Климатолог Максимилиано Эррера (Maximiliano Herrera), внимательно следящий за экстремальными температурами по всему миру, сказал, что не думал, что столь быстрое потепление произойдёт так скоро. «Ещё до того, как Эль-Ниньо было официально объявлено, тропики и океаны уже переживали очень быстрое потепление», — сказал Эррера. «Это было ожидаемо, да», — добавил он. — Но не так быстро, как раньше.
Потепление океана влечёт за собой ужасные последствия, в том числе обесцвечивание кораллов, гибель морских обитателей и повышение уровня моря. И хотя Эль-Ниньо обычно знаменует собой менее активный сезон ураганов в Атлантике, высокие температуры океана способствуют их усилению, потенциально сводя на нет или перевешивая демпфирующий эффект Эль-Ниньо.

Антарктический морской лёд достиг рекордно низкого уровня

3U

Площадь морского льда в Антарктиде упадёт до рекордно низкого уровня в 2023 году. Площадь океана с не менее 15% морского льда по годам, 1981–2023 гг.

Морской лёд Антарктиды в настоящее время находится на рекордно низком уровне для этого времени года, и некоторые учёные обеспокоены тем, что это ещё один признак климатического кризиса, наступившего в этом изолированном регионе.
В конце февраля антарктический морской лёд достиг самой малой площади с момента начала регистрации в 1970-х годах и составил 691 000 квадратных миль. Это «не просто рекордно низкий уровень», — сказал тогда Скамбос. «Это очень крутой нисходящий тренд».
Поскольку в Антарктику пришла зима и морской лёд снова начал расти, уровни по-прежнему находятся на рекордно низком уровне для этого времени года.
Снижение является «действительно исключительным и тревожным», сказал Скамбос, подчеркнув, что площадь морского льда Антарктиды составляет около 386 000 квадратных миль — примерно вдвое больше площади Калифорнии — ниже, чем она должна быть в это время года.
«2023 год просто движется на «сумасшедшую территорию», — сказал он. И Рейд, и Скамбос говорят, что существует связь между этим спадом и тёплыми водами Индийского, Тихого и Атлантического океанов. По их словам, даже одной десятой градуса потепления достаточно, чтобы затормозить рост морского льда.
Сокращение морского льда также наносит серьёзный ущерб видам на континенте, в том числе пингвинам, использующим морской лёд для кормления и высиживания яиц.
«Нижняя граница, условия, от которых зависит антарктическая система, чтобы сохранить тепло и лёд, немного разрушается», — сказал Скамбос. «Это началось с необычной серии штормов в 2016 году, но наблюдается постоянный эффект, который теперь приводит к тому, что в полярный слой воды попадает больше тепла, что сдерживает рост морского льда».

Рекордный уровень содержания углекислого газа

4U

Уровень содержания углекислого газа в атмосфере достиг нового рекордного уровня в 2023 году. Он достиг пика в 424 части на миллион в мае, увеличившись на 3,0 части на миллион по сравнению с тем же временем в 2022 году.

Уровни углекислого газа в воздухе, который выделяется в результате сжигания ископаемого топлива, достигли рекордного уровня в мае, сообщили в начале этого месяца учёные из NOAA и Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего.
Рекорд в 424 части на миллион продолжает «неуклонный подъём, невиданный миллионы лет», — отметили учёные в своём заявлении. Уровни углеродного загрязнения, подпитывающие климатический кризис, в настоящее время более чем на 50% превосходят те, что были до начала промышленной революции, сообщает NOAA.
«Каждый год мы наблюдаем увеличение уровня углекислого газа в нашей атмосфере в результате деятельности человека», — заявил в своём заявлении администратор NOAA Рик Спинрад (Rick Spinrad). «Каждый год мы видим последствия изменения климата в виде аномальной жары, засух, наводнений, лесных пожаров и ураганов, происходящих вокруг нас».

 

Ссылка: https://edition.cnn.com/2023/06/17/world/four-climate-charts-extreme-weather-heat-oceans/index.html

Печать

Nature: Квантовый компьютер IBM преодолел рубеж в вычислениях

 

Эксперимент «Эталон» предполагает, что квантовые компьютеры могут получить полезные приложения в реальном мире в течение двух лет.

Четыре года назад физики из Google заявили, что их квантовый компьютер может превзойти классические машины, но только в нишевых вычислениях, не имеющих практического применения. Теперь их коллеги из IBM говорят, что у них есть доказательства того, что квантовые компьютеры скоро превзойдут обычные в решении полезных задач, таких как расчёт свойств материалов или взаимодействие элементарных частиц.
В эксперименте, описанном в журнале Nature 14 июня1, исследователи смоделировали поведение магнитного материала на квантовом процессоре IBM Eagle. Важно отметить, что им удалось обойти квантовый шум — главное препятствие для этой технологии, поскольку он вносит ошибки в расчёты — и получить надёжные результаты.
Их методы «смягчения ошибок» позволили команде выполнять квантовые вычисления «в масштабе, с которым классические компьютеры будут бороться», — говорит Кэти Пиццолато (Katie Pizzolato), возглавляющая группу квантовой теории IBM в Йорктаун-Хайтс, Нью-Йорк.
Хотя проблема, над которой они работали, использует сильно упрощённую, нереалистичную модель материала, «это вселяет оптимизм в то, что это будет работать в других системах и более сложных алгоритмах», — говорит Джон Мартинис (John Martinis), физик из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. который привёл команду Google к её важной вехе в 2019 году.
Сабрина Манискалько (Sabrina Maniscalco), исполнительный директор стартапа Algorithmiq в Хельсинки, занимающегося квантовыми вычислениями, говорит, что эксперимент представляет собой эталон современного состояния квантовых компьютеров. «Эти машины приближаются», — говорит она. Компания Манискалько разрабатывает алгоритмы квантово-химических расчётов, которые нацелены на уменьшение ошибок.

Уникально квантовый

Квантовые компьютеры используют специфические квантовые явления, такие как способность объекта существовать в одновременной «суперпозиции» двух состояний, а также способность нескольких объектов разделять общее квантовое состояние, что физики называют запутанностью. Кубиты являются квантовым эквивалентом битов обычных компьютеров и могут находиться в суперпозиции состояний «0» и «1» и быть запутанными друг с другом.
Физики экспериментировали с различными аппаратными средствами для создания квантовых компьютеров, включая ловушки для отдельных ионов или нейтральных атомов. Подход IBM, который также используется Google и другими компаниями, заключается в кодировании каждого кубита в крошечной сверхпроводящей схеме. Чтобы квантовые компьютеры были эффективными, кубиты должны сохранять свое квантовое состояние достаточно долго для выполнения вычислений. По информации команды IBM, для увеличения срока службы кубитов были предприняты важные инженерные усилия.
В последней статье физик IBM Абхинав Кандала (Abhinav Kandala) и его сотрудники провели точные измерения шума в каждом из своих кубитов, которые могут следовать относительно предсказуемым закономерностям, определяемым их положением внутри устройства, микроскопическими дефектами их изготовления и другими факторами. Используя это знание, исследователи экстраполировали обратно на то, как их измерения — в данном случае полного состояния намагниченности двумерного твёрдого тела — будут выглядеть в отсутствие шума. Затем они смогли выполнить вычисления, включающие все 127 кубитов Eagle и до 60 шагов обработки — больше, чем в любом другом известном эксперименте по квантовым вычислениям.

Подход к ошибкам

Мартинис говорит, что результаты подтверждают краткосрочную стратегию IBM, направленную на обеспечение полезных вычислений за счёт смягчения, а не исправления ошибок. В долгосрочной перспективе IBM и большинство других компаний надеются перейти к квантовой коррекции ошибок — методу, который потребует большого числа дополнительных кубитов для каждого кубита данных. (Стратегия Google направлена на совершенствование методов квантовой коррекции ошибок.)
Некоторые исследователи менее оптимистичны в отношении потенциала подавления шума и ожидают, что только квантовая коррекция ошибок позволит выполнять вычисления, которые были бы невозможны даже на самых больших классических суперкомпьютерах2.
У Eagle 127 кубитов, но IBM планирует представить свой самый мощный процессор, чип Condor на 1121 кубит, в конце этого года. По словам Джея Гамбетты (Jay Gambetta), руководителя отдела квантовых технологий IBM, у компании также есть «процессоры служебного масштаба» с объёмом до 4158 кубитов. Он добавляет, что для достижения долгосрочной цели по созданию к 2033 году машин на 100 000 кубитов, способных выполнять алгоритмы с полной исправлением ошибок, исследователям потребуется решить существенные инженерные проблемы.

Литература

1 Kim, Y. et al. Nature 618, 500–505 (2023).
2 Daley, A. J. et al. Nature 607, 667–676 (2022).

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/d41586-023-01965-3

Печать

Geophysical Research Letters: Оценка вклада стратосферы в межгодовую изменчивость скорости роста тропосферного метана

 

Тропосферный метан (CH4) демонстрирует большую межгодовую изменчивость темпов своего роста в дополнение к десятилетним тенденциям, что обычно интерпретируется как изменения в источниках или стоках. В таких анализах часто не учитывается вклад стратосферно-тропосферного обмена. Авторы количественно определяют годовые аномалии потоков CH4 из стратосферы в тропосферу, используя различные методы, основанные на моделях или наблюдениях. В глобальном масштабе межгодовая изменчивость (стандартное отклонение) этого потока в период 2000–2020 гг. составляет 2,0 Тг год-1, это приводит к изменчивости ~0,6 частей на миллиард год-1 на поверхности, что составляет лишь ~20% наблюдаемой вариативности роста приземного CH4. По сравнению со средними мировыми значениями в высоких широтах наблюдается более высокая вызванная стратосферно-тропосферным обменом изменчивость у поверхности, составляющая 80% наблюдаемых у поверхности аномалий в Антарктике и 44% в Арктике. Эти результаты показывают, что, хотя процесс стратосферно-тропосферного обмена вносит незначительный вклад в глобальном масштабе, он оказывает значительное влияние в полярных регионах на межгодовую изменчивость скорости роста приземного CH4.

 

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL103350

Печать

Atmospheric Chemistry and Physics: Новая учитывающая масштабы схема выбросов пустынной пыли для глобальных моделей климата – Часть I: Описание и оценка по сравнению с выбросами обратного моделирования

 

Пыль пустыни составляет большую часть аэрозольной нагрузки атмосферы по массе и оказывает большое влияние на земную систему. Однако современные глобальные климатические модели и модели поверхности Земли не могут точно представить ключевые процессы выбросов пыли, отчасти из-за неадекватного представления размеров частиц почвы, влияющих на пороговое значение выбросов пыли, элементов шероховатости поверхности, поглощающих импульс ветра, и характеристик пограничного слоя, контролирующих флуктуации ветра. Кроме того, поскольку выбросы пыли вызываются мелкомасштабными (∼ 1 км или меньше) процессами, моделирование глобального цикла пустынной пыли в глобальных климатических моделях с грубым горизонтальным разрешением (∼ 100 км) представляет собой фундаментальную проблему. Эта проблема представления усугубляется тем, что потоки выбросов пыли нелинейно масштабируются со скоростью ветра выше пороговой скорости ветра, чувствительной к характеристикам поверхности Земли. Авторы обращаются к этим фундаментальным проблемам, лежащим в основе моделирования выбросов пыли в глобальных климатических моделях и моделях поверхности Земли, путём разработки улучшенных описаний (1) влияния текстуры почвы на пороговое значение выброса пыли, (2) эффектов неразрушаемых элементов шероховатости (как камней, так и зелёной растительности) на приземную ветровую нагрузку и (3) влияние турбулентности пограничного слоя на периодические выбросы пыли. Затем они используют полученную пересмотренную параметризацию выбросов пыли для моделирования глобальных выбросов пыли в автономной модели с учётом данных реанализа метеорологии и полей поверхности Земли. Кроме того, авторы предлагают (4) простую методологию для масштабирования моделирования выбросов пыли с более низким разрешением, чтобы оно соответствовало пространственной изменчивости моделирования выбросов с более высоким разрешением в глобальных климатических моделях. Полученное в результате моделирование выбросов пыли показывает существенно улучшенное соответствие её региональным выбросам, ограниченным наблюдениями с помощью обратного моделирования. Таким образом, такая пересмотренная параметризация выбросов пыли может существенно улучшить моделирование выбросов пыли в глобальных климатических моделях и моделях поверхности Земли.

 

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/6487/2023/

Печать