Авторы применили локальное ансамблевое преобразование фильтра Калмана (LETKS) в сочетании с глобальной аэрозольно-климатической моделью ECHAM-HAM для оценки аэрозольных выбросов по данным наблюдений POLDER-3/PARASOL (поляризация и направленность отражений Земли) за 2006 год. Ассимилируются оптическая толщина аэрозоля на длине волны 550 нм (AOD₅₅₀), показатель Ангстрёма на 550 и 865 нм (AE_550–865) и альбедо однократного рассеяния на 550 нм (SSA₅₅₀) для одновременного улучшения моделируемой массы, размера и поглощения аэрозоля. Новые глобальные выбросы аэрозолей увеличиваются до 1419 Tг год^-1 (+28%) для пыли, 1850 Tг год^-1 (+75%) для морской соли, 215 Tг год^-1 (+143%) для органических аэрозолей и 13,3 Tг год^-1 (+75%) для чёрного углерода, выбросы диоксида серы увеличиваются до 198 Tг год^-1 (+42%), а общее выпадение сульфатов – до 293 Tг год^-1 (+39%). Выбросы органического и чёрного углерода намного выше, чем их предыдущие значения из кадастров «снизу вверх» (bottom-up), при этом отмечается более сильный рост в источниках сжигания биомассы (+193% и +90%), чем в антропогенных источниках (115% и 70%). Оценка экспериментов с наблюдениями POLDER (ассимилированными) и AERONET, а также MODIS Dark Target (независимыми) показывает явное улучшение по сравнению с контрольным расчётом ECHAM-HAM. В частности, по данным AERONET, глобальная средняя ошибка AOD₅₅₀ улучшается с -0,094 до -0,006, а оптическая толщина абсорбционного аэрозоля на длине волны 550 нм (AAOD₅₅₀) улучшается с -0,009 до -0,004 после ассимиляции. Меньшее улучшение также наблюдается в средней абсолютной ошибке AE_550–865 (с 0,428 до 0,393), причём улучшение значительно выше по сравнению с изолированными островными участками в океане. Новые выбросы пыли ближе к среднему значению ансамбля AEROCOM I, AEROCOM III и CMIP5, а также некоторых предыдущих ассимиляционных исследований. Новые оценки выбросов морской соли стали ближе к оценкам, зарегистрированным в предыдущих исследованиях. Обсуждаются признаки отсутствия фракции крупной пыли и частиц морской соли. Изменения сжигания биомассы (на основе POLDER) могут использоваться в качестве альтернативных коэффициентов масштабирования сжигания биомассы для кадастра Глобальной системы ассимиляции пожаров (GFAS), чётко рассчитанного для органического углерода (2,93) и чёрного углерода (1,90) вместо рекомендуемого масштабирования 3,4 (Kaiser et al., 2012). Оценочные выбросы очень чувствительны к относительной влажности из-за аэрозольного поглощения воды, особенно в случае сульфатов. Обнаружено, что ECHAM-HAM, как и большинство моделей глобального климата, участвовавших в AEROCOM и CMIP6, переоценивали относительную влажность по сравнению с ERA5 и, как следствие, поглощение воды аэрозолями, предполагая, что значения каппа не занижены. Если использовать относительную влажность ERA5, выбросы сульфатов должны быть ещё больше увеличены, поскольку смоделированная AOD сульфатов снижается. В частности, в Восточной Азии более низкий показатель AOD можно объяснить недооценкой количества осадков и отсутствием моделируемых нитратов в модели.

 

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/23/9495/2023/