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.
