Смещения климатических моделей в глобальном муссоне: выводы из межполушарного переноса энергии

Глобальный муссон — критически важный компонент системы глобальной атмосферной циркуляции. Вариации летних осадков в регионе глобального муссона оказывают значительное влияние на ресурсы пресной воды, от которых зависит жизнь около двух третей населения мира. Понимание изменчивости глобального муссона и прогнозирование его будущих изменений в значительной степени опираются на климатические модели.

Однако современные климатические модели часто демонстрируют заметные систематические ошибки (смещения) при моделировании глобального муссона. Сухие и влажные смещения, обнаруженные в муссонных регионах Северного и Южного полушарий в моделях проектов CMIP3 и CMIP5, сохраняются и в моделях CMIP6, но причины этих смещений оставались неясными.

Исследовательские группы из Института физики атмосферы Китайской академии наук и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (США) разработали диагностический подход для выявления источников этих ошибок с точки зрения переноса энергии. Этот подход фокусируется на наблюдаемых процессах межполушарного переноса энергии, который тесно связан с летними осадками в муссонных регионах обоих полушарий.

Во время лета в Северном полушарии выраженный межполушарный термический контраст способствует более сильному переносу влажно-статической энергии на юг в верхних слоях и на север в нижних, что приводит к более интенсивной муссонной циркуляции и увеличению осадков в Северном полушарии. Аналогичные процессы усиливают муссонную активность в Южном полушарии во время его лета. Межполушарный перенос энергии в основном обусловлен разницей между полушариями в чистом потоке энергии в атмосферу, связанном с нисходящим длинноволновым излучением на верхней границе атмосферы и восходящим излучением с поверхности.

«Оценивая качество климатических моделей CMIP5 и CMIP6 в рамках диагностики межполушарного переноса энергии, мы выявили улучшение в CMIP6 по сравнению с CMIP5, которое связано со снижением сухих смещений в моделировании муссона Северного полушария», — сообщил первый автор исследования доктор Чэнь Цзымин. Эти улучшения связаны с меньшими отрицательными смещениями в нисходящем длинноволновом излучении у поверхности и северном переносе энергии в CMIP6.

«Продемонстрировав связь между смещениями в моделировании муссона и переноса энергии, мы подчеркиваем, что точное воспроизведение меридионального глобального атмосферного переноса энергии необходимо для качественного моделирования глобального муссона. Мы надеемся, что этот вывод станет полезным ориентиром для разработчиков климатических моделей при совершенствовании и создании моделей следующего поколения», — отметил руководитель исследования профессор Чжоу Тяньцзюнь.

Исследование опубликовано в журнале Journal of Climate.