Оглавление
- 1 Общая модель циркуляции
- 1.1 Модель общей циркуляции (GCM)
- 1.2 Атмосферные и океанические GCM
- 1.3 История и развитие
- 1.4 Структура и компоненты
- 1.5 Прогностические и диагностические уравнения
- 1.6 Сетка и разрешение
- 1.7 Буферизация потока и конвекция
- 1.8 Программное обеспечение
- 1.9 Прогнозы и сценарии
- 1.10 Точность моделей
- 1.11 Воздействие облаков
- 1.12 Исследования и прогресс
- 1.13 Отношение к прогнозированию погоды
- 1.14 Вычисления и модели
- 1.15 Сравнение с другими моделями
- 1.16 История климатических моделей
- 1.17 Современные климатические модели
- 1.18 Дополнительные ресурсы
- 1.19 Рекомендации и дальнейшее чтение
- 1.20 Полный текст статьи:
- 2 Модель общей циркуляции
Общая модель циркуляции
-
Модель общей циркуляции (GCM)
- Использует математическую модель общей циркуляции атмосферы или океана
- Основана на уравнениях Навье-Стокса и термодинамических терминах
- Применяется для прогнозирования погоды, понимания климата и его изменения
-
Атмосферные и океанические GCM
- Атмосферные GCM (AGCM) моделируют атмосферу и устанавливают температуру поверхности моря
- Океанические GCM (OGCM) моделируют океан и могут включать модель морского льда
- Связанные GCM атмосфера-океан (AOGCM) объединяют две модели
-
История и развитие
- Первая климатическая модель общей циркуляции разработана в конце 1960-х годов
- Современные AOGCM учитывают множество процессов, но все еще находятся в стадии разработки
-
Структура и компоненты
- GCM дискретизируют уравнения движения жидкости и интегрируют их во времени
- Используют сетки из дискретных ячеек для моделирования
- Включают параметризацию процессов, таких как конвекция
-
Прогностические и диагностические уравнения
- Прогностические уравнения зависят от времени (ветер, температура, влажность)
- Диагностические уравнения вычисляются на основе прогностических для определенного периода времени
-
Сетка и разрешение
- Уравнения жидкости задаются дискретно с использованием метода конечных разностей или спектрального метода
- Типичные разрешения AGCM составляют от 1 до 5 градусов по широте или долготе
- Океанические сетки обычно имеют более высокое разрешение
-
Буферизация потока и конвекция
- Ранние версии AOGCM требовали корректировки потока для достижения стабильного климата
- Современные модели не используют корректировки потока благодаря улучшенной физике и разрешению
- Конвекция регулируется с помощью параметров, облака также обрабатываются параметрически
-
Программное обеспечение
- Большинство моделей включают программное обеспечение для диагностики переменных
- Пример: 2-метровая температура для приповерхностных наблюдений
-
Прогнозы и сценарии
- Связанные AOGCMs используют моделирование переходного климата для прогнозирования изменений климата.
- Сценарии могут быть идеализированными или основанными на недавней истории.
- Неясно, какие сценарии наиболее реалистичны.
-
Точность моделей
- AOGCMs интернализуют процессы, но остаются в стадии разработки.
- Модели могут быть связаны с другими процессами для улучшения обратных связей.
- Модели воспроизводят общие характеристики глобальной температуры за последнее столетие.
-
Воздействие облаков
- Облака оказывают противоречивое воздействие на климат.
- Возможные изменения облачного покрова являются основной неопределенностью в прогнозировании климата.
-
Исследования и прогресс
- Исследователи используют климатические модели для понимания климатической системы.
- Ошибки в моделировании осадков указывают на необходимость прогресса в мониторинге и прогнозировании.
-
Отношение к прогнозированию погоды
- Глобальные климатические модели схожи с численными моделями для прогнозирования погоды, но логически различны.
- Прогнозы погоды требуют более высокого временного разрешения, чем климатические прогнозы.
-
Вычисления и модели
- Климатические модели учитывают поступающую и исходящую энергию.
- Трехмерные GCM дискретизируют уравнения движения жидкости и передачи энергии.
- Связанные GCM объединяют модели атмосферы и океана.
-
Сравнение с другими моделями
- Модели земной системы средней сложности (EMICs) используют статистико-динамические модели.
- Радиационно-конвективные модели использовались для проверки климатических предположений.
- GCMS могут быть частью системных моделей Земли, таких как модели ледяного покрова и переноса химических веществ.
-
История климатических моделей
- В 1956 году Норман Филлипс разработал первую успешную климатическую модель.
- В конце 1960-х годов в лаборатории геофизической гидродинамики NOAA был разработан метод объединения океанических и атмосферных процессов.
- В начале 1980-х годов Национальный центр атмосферных исследований США разработал модель атмосферы сообщества.
- В 1996 году начались работы по моделированию типов почвы и растительности.
- Модель HadCM3 Центра прогнозирования и исследований климата Хэдли объединила элементы океана и атмосферы.
- В середине 1980-х годов была усилена роль гравитационных волн для точного моделирования циркуляции.
-
Современные климатические модели
- В 2016 году модель климатической системы сообщества NCAR/UCAR (CESM) была обновлена.
- Прогнозирование климата и моделирование сообществ продолжают развиваться.
- НАСА/GISS и EDGCM/NASA также активно участвуют в разработке климатических моделей.
-
Дополнительные ресурсы
- Портал о глобальном потеплении, Экологический портал, Энергетический портал.
- Проект взаимного сравнения атмосферных моделей (AMIP), Измерение атмосферной радиации (ARM).
- Симулятор Земли, Глобальная экологическая многомасштабная модель, Модель ледяного покрова.
- Промежуточная модель общей циркуляции, NCAR, Прогностическая переменная, Отчет Чарни.
-
Рекомендации и дальнейшее чтение
- ДО5 МГЭИК, Оценка климатических моделей.
- Гибкая система моделирования GFDL, содержащая код для климатических моделей.
- Программа диагностики и взаимного сравнения климатических моделей (PCMDI/CMIP).
- Национальная система архивирования и распространения оперативной модели (NOMADS).
- Центр климатического прогнозирования и исследований Хэдли, информация о модели.
- Модель климатической системы сообщества NCAR/UCAR (CESM).
- Прогнозирование климата, моделирование сообществ.
- НАСА/GISS, первичная исследовательская модель GCM.
- EDGCM/NASA: Образовательное моделирование глобального климата.
- Архив NOAA/GFDL, Опубликован 4 марта 2016 года в The Wayback Machine.
- MAOAM: Наблюдение и моделирование атмосферы Марса / MPI и МФТИ.