Лабораторная совмещенная модель геофизической гидродинамики
Связанная модель лаборатории геофизической гидродинамики ( GFDL CM2.5 ) — это совмещенная модель общей циркуляции атмосферы и океана (AOGCM), разработанная в NOAA Лаборатории геофизической гидродинамики в США. Это одна из ведущих климатических моделей, использованных в Четвертом оценочном докладе МГЭИК , наряду с моделями , разработанными в Институте Макса Планка по исследованию климата, Центре Хэдли и Национальном центре атмосферных исследований .
Состав
[ редактировать ]Атмосфера
Атмосферный компонент моделей CM2.X использует 24-уровневую атмосферу с горизонтальным разрешением 2° в направлениях восток-запад и 2,5° в направлениях север-юг. Этого разрешения достаточно для разрешения крупных циклонов в средних широтах, ответственных за изменчивость погоды. Однако это слишком грубо, чтобы разрешить такие процессы, как ураганы или сильные грозы. Атмосфера включает в себя изображение радиационных потоков, перемешивания в пограничном слое атмосферы, представления воздействия слоистых и кучевых облаков, схему представления сопротивления ветрам на верхних уровнях, вызванного гравитационными волнами , изменения пространственного распределения озона и способности для представления воздействия нескольких парниковых газов.
Океан
Океанская составляющая представляет собой океан с 50 уровнями, проходящими с разрешением 1° в направлении восток-запад и изменяющимся в направлении север-юг от 1 градуса в полярных регионах до 1/3 градуса вдоль экватора. Этого разрешения достаточно, чтобы разрешить систему экваториальных течений, но оно слишком грубое, чтобы уловить высокоэнергетические мезомасштабные вихри и диффузионные эффекты которых , адвективные параметризованы. Другие ключевые параметры включают высоту свободной поверхности, которая изменяется в ответ на испарение, осадки и сближение океанских течений, поглощение солнечного света, связанное с наблюдаемыми концентрациями хлорофилла, представление смешанного слоя океана , включение турбулентности, создаваемой приливным перемешиванием на шельфах и схемы, позволяющие воде из окраинных морей, таких как Красное и Балтийское моря, «смешиваться» через узкие проливы в их устьях.
Описание моделирования
[ редактировать ]Для МГЭИК было использовано два набора моделей, состоящих из очень похожих циркуляций океана, но с разной методологией решения уравнений движения. В результате модели имеют очень разные ветровые напряжения над Южным океаном : модель CM2.0 демонстрирует общее смещение ветров, смещенных к экватору, а модель CM2.1 является одной из немногих, у которых ветер близок к правильной широте. и величина в этом регионе (Рассел и др., 2006). Работа Райхлера и Кима из Университета Юты предполагает, что эта модельная серия является одной из лучших моделей по ряду атмосферных характеристик. Он также имеет одно из лучших результатов моделирования Эль-Ниньо среди моделей МГЭИК (ван Олденбург и др., 2005; Виттенберг и др., 2006). Однако, как и в случае с большинством МОЦАО, работающими без корректировки потока, модели не могут охватить холодные зоны апвеллинга вдоль восточных границ Тихого океана и Атлантики и имеют тенденцию давать слишком сухой бассейн Амазонки.
Дальнейшее развитие
[ редактировать ]Разработка модели CM2.1 продвигалась по трем направлениям. [1] Улучшение моделирования аэрозолей и химии атмосферы привело к созданию модели CM3 в 2011 году. [2] Улучшение моделирования биогеохимических циклов привело к созданию моделей ESM2M и ESM2G. [3] [4] Третий подход заключался в увеличении разрешения модели CM2, что привело к созданию моделей CM2.5, CM26, FLOR и HiFLOR. [1]
См. также
[ редактировать ]- Модульная модель океана
- HadCM3
- ЭдGCM
- Система связанного прогноза , оперативная версия этой модели.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б «Моделирование климата высокого разрешения – Лаборатория геофизической гидродинамики» . www.gfdl.noaa.gov . ГФДЛ . Проверено 5 сентября 2017 г.
- ^ Доннер, Лео Дж.; Вайман, Брюс Л.; Хемлер, Ричард С.; Горовиц, Ларри В.; Мин, Йи; Чжао, Мин; Голаз, Жан-Кристоф; Жину, Поль; Лин, С.-Дж.; Шварцкопф, М. Дэниел; Остин, Джон; Алака, Гассан; Кук, Уильям Ф.; Делворт, Томас Л.; Фрейденрайх, Стюарт М.; Гордон, Коннектикут; Гриффис, Стивен М.; Хелд, Исаак М.; Херлин, Уильям Дж.; Кляйн, Стивен А.; Натсон, Томас Р.; Лангенхорст, Эми Р.; Ли, Хён Чоль; Линь, Яньлуань; Маги, Брайан И.; Малышев Сергей Л.; Милли, PCD; Наик, Вайшали; Нат, Мэри Дж.; Пинкус, Роберт; Плошай, Джеффри Дж.; Рамасвами, В.; Семан, Чарльз Дж.; Шевлякова, Елена; Сирутис, Джозеф Дж.; Стерн, Уильям Ф.; Стоуффер, Рональд Дж.; Уилсон, Р. Джон; Винтон, Майкл; Виттенберг, Эндрю Т.; Цзэн, Фаньжун (июль 2011 г.). «Динамическое ядро, физические параметризации и основные характеристики моделирования атмосферного компонента AM3 глобальной связанной модели CM3 GFDL» . Журнал климата . 24 (13): 3484–3519. Бибкод : 2011JCli...24.3484D . дои : 10.1175/2011JCLI3955.1 .
- ^ Данн, Джон П.; Джон, Жасмин Г.; Шевлякова, Елена; Стоуффер, Рональд Дж.; Крастинг, Джон П.; Малышев Сергей Л.; Милли, PCD; Сентман, Лори Т.; Адкрофт, Алистер Дж.; Кук, Уильям; Данн, Криста А.; Гриффис, Стивен М.; Холлберг, Роберт В.; Харрисон, Мэтью Дж.; Леви, Хирам; Виттенберг, Эндрю Т.; Филлипс, Питер Дж.; Заде, Ники (апрель 2013 г.). «Модели глобальной связанной системы климата и углерода Земли ESM2 GFDL. Часть II: Формулировка углеродной системы и характеристики базового моделирования *» . Журнал климата . 26 (7): 2247–2267. Бибкод : 2013JCli...26.2247D . дои : 10.1175/JCLI-D-12-00150.1 .
- ^ Данн, Джон П.; Джон, Жасмин Г.; Адкрофт, Алистер Дж.; Гриффис, Стивен М.; Холлберг, Роберт В.; Шевлякова, Елена; Стоуффер, Рональд Дж.; Кук, Уильям; Данн, Криста А.; Харрисон, Мэтью Дж.; Крастинг, Джон П.; Малышев Сергей Л.; Милли, PCD; Филлипс, Питер Дж.; Сентман, Лори Т.; Сэмюэлс, Бонита Л.; Спелман, Майкл Дж.; Винтон, Майкл; Виттенберг, Эндрю Т.; Заде, Ники (октябрь 2012 г.). «Модели глобальной связанной системы климата и углерода Земли ESM2 GFDL. Часть I: Физическая формулировка и характеристики базового моделирования» . Журнал климата . 25 (19): 6646–6665. Бибкод : 2012JCli...25.6646D . дои : 10.1175/JCLI-D-11-00560.1 .
- Делворт, Т.; Брокколи, Энтони Дж.; Розати, Энтони; Стоуффер, Рональд Дж.; Баладжи, В.; Бисли, Джон А.; Кук, Уильям Ф.; Диксон, Кейт В.; Данн, Джон; и др. (2006). «Глобальные связанные климатические модели GFDL CM2 — Часть 1: Формулировка и характеристики моделирования» (PDF) . Дж. Климат . 19 (5): 643–74. Бибкод : 2006JCli...19..643D . дои : 10.1175/JCLI3629.1 .
- Гнанадэсикан, А; Диксон, Кейт В.; Гриффис, Стивен М.; Баладжи, В.; Баррейро, Марсело; Бисли, Дж. Энтони; Кук, Уильям Ф.; Делворт, Томас Л.; Гердес, Рюдигер; и др. (2006). «Глобальные связанные климатические модели CM2 GFDL — Часть 2: Базовое моделирование океана» (PDF) . Дж. Климат . 19 (5): 675–97. Бибкод : 2006JCli...19..675G . CiteSeerX 10.1.1.140.9966 . дои : 10.1175/JCLI3630.1 .
- Кнутсон, Т; Делворт, ТЛ; Диксон, КВ; Проведено, IM; Лу, Дж.; Рамасвами, В.; Шварцкопф, доктор медицинских наук; Стенчиков Г.; Стоуффер, Р.Дж. (2006). «Оценка региональных тенденций приземной температуры в двадцатом веке с использованием связанных моделей GFDL CM2» (PDF) . Дж. Климат . 19 (9): 1624–51. Бибкод : 2006JCli...19.1624K . дои : 10.1175/JCLI3709.1 .
- Рассел, Дж. Л.; Стоуффер, Р.Дж.; Диксон, К.В. (2006). «Взаимное сравнение циркуляции Южного океана в рамках моделирования управления совместной моделью МГЭИК» (PDF) . Дж. Климат . 19 (18): 4560–75. Бибкод : 2006JCli...19.4560R . дои : 10.1175/JCLI3869.1 .
- ван Ольденбург, Г.; Филип, Ю.Ю.; Коллинз, М. (2005). «Эль-Ниньо в меняющемся климате – мультимодельное исследование» . Наука об океане . 1 (2): 81–95. Бибкод : 2005OcSci...1...81V . дои : 10.5194/os-1-81-2005 .
- Виттенберг, А.; Розати, Энтони; Лау, Нгар-Чунг; Плошай, Джеффри Дж. (2006). «Глобальные связанные климатические модели CM2 GFDL — Часть 3: Тропический тихоокеанский климат и ЭНСО» (PDF) . Дж. Климат . 19 (5): 698–722. Бибкод : 2006JCli...19..698W . CiteSeerX 10.1.1.143.8867 . дои : 10.1175/JCLI3631.1 .