Новый подход позволяет глобальным и региональным климатическим моделям обмениваться информацией о процессах

Исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) совместно с Университетом Вайоминга разработали новый подход к климатическому моделированию, который объединяет детальную региональную модель с более широкомасштабной глобальной. Этот метод, описанный в журнале Geoscientific Model Development, улучшает представление атмосферных частиц, облаков и их взаимодействий в моделях, а также их изменчивость на региональных и локальных масштабах. Подход минимизирует несоответствия в параметризации информации о процессах — то есть в её переводе в упрощения, которые корректно отражают сложность процессов.

Понимание прошлых и прогнозирование будущих климатических тенденций требует огромных вычислительных мощностей. Глобальные климатические модели разбивают планету на блоки размером около 100 километров, усредняя климатические процессы на этих больших сетках. Из-за такого крупного масштаба учёные сталкивались с трудностями в точном воспроизведении региональных и локальных вариаций, а также экстремальных погодных явлений. Вместо этого исследователи часто используют региональные климатические модели, но разные представления физических, химических и иных процессов в глобальных и региональных моделях приводят к противоречивой информации об атмосфере. Новый подход позволяет согласованно передавать информацию о сложности физических процессов климата на всех масштабах — глобальном, региональном и локальном.

Команда PNNL перенесла набор физических параметров из глобальной модели Community Atmosphere Model version 5.1 (CAM5) в региональную модель Weather Research and Forecasting with Chemistry (WRF-Chem). Получившийся подход позволил как высокодетальной региональной, так и низкоразрешенной глобальной модели обмениваться информацией, используя одинаковые уравнения и компьютерные коды для физического и химического представления облаков и аэрозолей, а также согласованные оценки выбросов газов и аэрозольных частиц. Это помогло понять влияние разрешения модели на симуляцию в рамках единой системы и избежать типичных проблем при соединении моделей.

Метод был применён с несколькими горизонтальными разрешениями для региона, охватывающего северную часть Тихого океана, северо-восточную Азию и северо-запад Северной Америки, за апрель 2008 года. Этот период был выбран благодаря данным полевых кампаний, управляемых Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Climate Research Facility Министерства энергетики США (DOE). Результаты моделирования были оценены по данным этих кампаний, спутниковым и наземным наблюдениям. Разработанные модули теперь являются частью общедоступной модели WRF-Chem 3.5.