Усовершенствованная модель турбулентности в облаках улучшает мультимасштабное моделирование

Низкие перистые облака до сих пор ускользали от точного воспроизведения в климатических моделях. Новая система моделирования фиксирует их наиболее сложную для описания сторону — турбулентность. Исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) внедрили новую систему для представления турбулентности в мультимасштабной модели атмосферы, что улучшило моделирование распределения низких облаков. Эта работа решает ключевую слабость атмосферных моделей, использующих слишком крупную сетку для прямого расчета турбулентности. Новая формула позволяет учитывать низкие облака, которые оказывают значительное влияние на энергетический баланс Земли.

Низкие облака можно назвать климатическими привратниками. Покрывая обширные территории Земли, они являются критически важными регуляторами климата. Из-за своей тонкой структуры и малого масштаба во многих климатических моделях эти облака и их способность блокировать и фильтровать солнечный свет представлены упрощенно. Новые формулы модели, учитывающие эти детали, позволят лучше понять роль облаков в контроле энергетического баланса планеты.

Исследователи PNNL и их коллеги из Университета Висконсин-Милуоки объединили параметризацию турбулентности Cloud Layers Unified By Binormals (CLUBB) с мультимасштабной атмосферной моделью Superparameterized Community Atmosphere Model (SPCAM), в которую встроена облакоразрешающая модель с уменьшенной размерностью. Систему тестировали в конфигурациях как с простой, так и с продвинутой микрофизикой облаков, связанной с аэрозолями. Результаты сравнивали с предыдущими методами моделирования и со спутниковыми данными CloudSat.

Мультимасштабная модель SPCAM имеет преимущества: она использует более реалистичное описание облачных процессов и дает более точные оценки влияния аэрозолей на облака и климат. Однако до сих пор она плохо моделировала облака у поверхности. Улучшение CLUBB позволяет получить еще более надежные оценки воздействия аэрозолей на облака, что особенно важно для переходных зон между сплошной и разорванной облачностью. Новая система будет использоваться для уточнения оценок влияния аэрозолей на климат через их воздействие на облака.