Новые данные сокращают разрыв между крупномасштабными атмосферными моделями и микроструктурой ветров

Комбинация атмосферных измерений и мелкомасштабного моделирования позволила лучше понять причины аномалий, возникающих, когда разрешение модели приближается к пространственному масштабу турбулентных структур — проблему, известную в атмосферном моделировании как Terra Incognita. Исследование, опубликованное в Monthly Weather Review, даёт ценное представление о том, как лучше всего связать модели крупного и мелкого масштабов, сохраняя точность описания физических процессов на обоих уровнях.

Эта работа важна, поскольку точное моделирование атмосферы, необходимое для прогноза погоды, расчёта переноса загрязнений и климатических проекций, сталкивается с проблемой учёта огромного диапазона пространственных масштабов — от глобальных ветров до локальной турбулентности в городах или горах. Проблема Terra Incognita возникает именно на стыке этих масштабов, когда разрешение сетки модели (около 1 км) сравнимо с размером турбулентных вихрей, что нарушает стандартные допущения теорий турбулентности.

Команда провела детальное численное моделирование для района Эр-Рияда в Саудовской Аравии, где из-за сильной солнечной радиации формируется глубокий конвективный пограничный слой (CBL). «CBL особенно полезен для изучения проблем Terra Incognita, так как типичные масштабы вихрей в нём схожи с мелким разрешением модели», — поясняет Марк Жантон. Сравнение с реальными данными радиозондов позволило выявить ключевые направления для улучшения моделей, такие как использование трёхмерных моделей турбулентности и учёт масштаба в расчётах.