Новости

17 апреля, 2024 11:54

Ученые улучшили модель снежного покрова для более точных прогнозов изменения климата

Российские специалисты разработали улучшенную версию модуля «Почва-снег» климатической модели INMCM Института вычислительной математики Г. И. Марчука РАН . Новая работа учитывает наличие жидкой воды и повторное замерзание талой воды в слое снега. Это помогает ученым качественней анализировать влияние климатических изменений на водные ресурсы и экосистемы планеты. Исследования ученых опубликованы в журнале Atmosphere. Работа поддержана грантом РНФ.
Источник: Центр научной коммуникации МФТИ

Изучение снежного покрова — важный аспект климатических исследований, так как снег играет ключевую роль в регуляции мирового климата. Он влияет на отражение солнечного излучения, поглощение и испарение воды, изменение поверхностной температуры и многие другие климатические процессы. Снег также играет важную роль в гидрологическом цикле, процессе распределения влаги в почве, уровне подземных вод и паводков. Понимание процессов взаимодействия снежного покрова с атмосферой, почвой и гидросферой позволяет улучшить прогнозы изменений климата и их воздействия на окружающую среду. Основным инструментом для анализа изменения климата является математическое моделирование.

Модель Земной системы INMCM, создаваемая в ИВМ РАН, базируется на версии, состоящей из трех основных частей: динамики атмосферы, океана и аэрозолей. Один из модулей, описывающих деятельный слой суши,  рассчитывает водно-эквивалентную толщину снежного покрова. В его основе лежит уравнение теплового баланса, а также учет таких явлений, как  снежные осадки, таяние и сублимация снега (так называется переход снега от твердого состояния к газообразному). Недостатком его является то, что плотность снега считается постоянной во времени и определяется только в зависимости от температуры поверхности. Также предполагается, что растаявший снег моментально попадает в грунт, что не является достоверным фактом. Ученые из Института вычислительной математики им. Г. И. Марчука РАН, Московского физико-технического института  и Института глобального климата и экологии им. Ю. А. Израэля  разработали улучшенный модуль «Почва-снег». 



Изменение массы снега в течение года, усредненное за период моделирования.Alexey Chernenkov et al/Atmosphere, 2024

В ходе работы над новым модулем исследователи учли пористую структуру снежного покрова. Теперь в расчетах учитывается, что вода просачивается сквозь слой снега, а не мгновенно стекает в почву, что позволяет более точно отражать процессы таяния и замерзания снега. Особое внимание было уделено параметризации повторного замерзания талой воды и уплотнения снега. Также в новой версии модуля возможно наличие жидкой фракции в снежном слое. Этот фактор требует корректировки уравнения баланса. 

Специалисты уже протестировали модифицированную модель в автономном и глобальном режимах на основе метеорологических наблюдений, реанализов и спутниковых данных. По итогам апробации был сделан вывод, что новая версия модуля «почва — снег» существенно повысила качество моделирования снежного покрова и связанных с ним эффектовв глобальной климатической модели ИВМ РАН, сделав прогнозы более точными и достоверными.

«Анализ показал, что наши данные сопоставимы с почвенно-снежными параметризациями других климатических моделей. В частности, наша новая модель занимает 20 место из 27 среди других известных в мире моделей по качеству моделирования объема снежного покрова. Кроме этого, наша разработка показала хорошие результаты по температуре поверхности. По этому параметру мы находимся между 10 и 12 местами из 27. Новая версия модуля “почва — снег” — это значительный шаг вперед в изучении процессов водного и снежного баланса. Мы сможем использовать модуль совместно с другими моделями для лучшего анализа альбедо снега и его метаморфизма, а также для применения к снегу морского льда», — рассказывает первый автор публикации, Алексей Черненков, младший научный сотрудник Института вычислительной математики им. Г. И. Марчука РАН, аспирант МФТИ.

17 июня, 2024
На юге Дагестана обнаружили уникальные горные породы ледникового периода
Участники научной экспедиции обнаружили в Дагестане лессовые отложения, ранее не исследованные нау...
31 мая, 2024
Ученые предложили превращать природный газ в водород непосредственно в месторождениях
Российские ученые придумали, как эффективно получать водород из природного газа прямо в газовых ме...