11 июля 2020, суббота, 02:14
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Построена модель параметров атмосферы над Северной Атлантикой за последние 40 лет

Облака над Северной Атлантикой, спутниковый снимок
Облака над Северной Атлантикой, спутниковый снимок
NASA Goddard Space Flight Center

Сотрудники Института океанологии РАН совместно с коллегами из МГУ имени М. В. Ломоносова (Москва) и Института экологических наук в Гренобле создали уникальный трехмерный массив данных о состоянии атмосферы в Северной Атлантике за последние 40 лет с использованием численного моделирования. Модель, на основе которой был создан этот массив, находится в открытом доступе и позволяет с высоким разрешением воспроизвести около 200 основных параметров атмосферы, что дает возможность наблюдать экстремальные атмосферные явления, такие как грозы и тайфуны, и оценить их влияние на глобальный климат Земли. Исследования были поддержаны грантами Российского научного фонда (РНФ). Статья с полученными результатами недавно опубликована в Journal of Applied Meteorology and Climatology, кратко о них рассказывает пресс-служба РНФ.

«Трехмерный массив отвечает целому спектру исследовательских требований метеорологов, климатологов и океанологов, работающих как в исследовательской, так и в оперативной областях. Созданная модель служит уникальным источником данных для моделей циркуляции океана в силу своего высокого пространственного разрешения. Это позволит более точно воспроизводить динамику океана как в масштабах глобального изменения климата, так и для предсказания погоды», — пояснила руководительница проекта по гранту РНФ Наталья Тилинина, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН.

Последние два десятилетия предсказывать погоду, изучать климат и его изменения, всё точнее описывать строение атмосферы и происходящие в ней процессы ученым помогает численное моделирование. Глобальные модели общей циркуляции атмосферы и океана покрывают всю планету «сетью», в каждом узле которой известны параметры — давление, температура, влажность воздуха, скорость ветра и другие. Они позволяют изучать процессы, происходившие в XX веке, и прогнозировать климатические изменения в XXI. Но эти модели обладают недостаточной точностью для того, чтобы явно воспроизводить мезомасштабные (в пределах 10–100 километров) и мелкомасштабные атмосферные явления. Чтобы уточнить эти результаты, ученые строят региональные модели, охватывающие отдельные области. При этом в качестве условий на границах используют данные глобального моделирования, а вычисления с повышенным пространственным разрешением позволяют учесть больше параметров. Например, рельеф местности, характеристики почвы и растительности или течения в океанах, которые влияют на нижние слои атмосферы.

Ученые Института океанологии РАН реконструировали циркуляцию атмосферы над Северной Атлантикой за последние 40 лет и создали уникальную трехмерную конфигурацию модели, получившую название Russian Academy of Sciences North Atlantic Atmospheric Downscaling (RAS-NAAD). Для построения модели исследователи использовали базу данных атмосферных реанализов — объединенных наблюдений за атмосферой, собранных со спутников, самолетов, наземных и водных метеостанций всего мира. Реконструкция охватывает область над океаном от 10° северной широты (на этой параллели находится, например, граница Сьерра-Леоне и Гвинеи) до 80° северной широты (значительно выше полярного круга).

Модель имеет пространственное разрешение 14 км и позволяет реалистично воспроизвести мезомасштабную динамику атмосферы и опасные атмосферные явления, такие как грозы и тайфуны. Она охватывает атмосферу от поверхности до примерно 20 км над землей и разделена на 50 уровней по вертикали (относительно давления в сухой атмосфере), где толщина приповерхностных слоев составляет 10–20 метров, а с высотой увеличивается до 500 метров.

Граница вычислительной области разработанной модели. Источник: Наталья Тилинина

Полный архив NAAD занимает 150 ТБ и через некоторое время будет выложен в свободный доступ для исследователей в виде отдельных годовых файлов. Данные позволяют анализировать около 200 параметров поверхности и свободной атмосферы — давление, температуру, влажность воздуха, электрические показатели и другие — каждые 3 часа за период с 1979 по 2018 год.

Принято считать, что экстремальные атмосферные явления — сильные штормы, грозы, боры (холодные местные ветры) — не влияют на глобальный климат. Однако до сих пор они не учитывались, поскольку их «не видно» в результатах климатических моделей из-за их грубого разрешения, и, по сути, их влияние никогда не изучалось. Кроме того, глобальные модели не позволяют точно воспроизводить взаимодействие океана и атмосферы, которое, по данным наблюдений, имеет существенное влияние как на локальную погоду, так и на континентальную. Ученые поставили перед собой задачу определить, насколько сильно изменятся оценки прогноза климата будущего, если учитывать все эти явления.

«Неизвестно, насколько мы можем судить об изменениях климата, если не учитываем целый пласт явлений. Более того, климат меняется, и те явления, которые раньше были редкими, теперь встречаются чаще — например, увеличивается количество гроз, и оценить влияние этого процесса на климат можно только с применением высокоточных моделей, — поясняет автор статьи Александр Гавриков, кандидат физико-математических наук. — Мы хотели как можно более точно восстановить состояние атмосферы за последние 40 лет. Ретроспективные модели хороши тем, что позволяют "реконструировать" и "спрогнозировать" явление и сравнить расчеты с данными реальных наблюдений».

Реконструкция создана с использованием региональной негидростатической модели WRF-ARW 3.8.1 — наиболее современной высокоточной модели, находящейся в открытом доступе. Благодаря возможности изменять ее параметры ученые смогли учесть процессы, которые характерны для региона Северной Атлантики. Этот регион считается «кухней погоды» для всего Северного полушария, а процессы, происходящие на границе океана и атмосферы, влияют в том числе на климат над континентами. Однако в будущем ученые планируют «расширять географию» своей модели и сделать мезомасштабные явления возможными для изучения во всем мире.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.