Геофизическая гидродинамика лабораторная связанная модель

Geophysical Fluid Dynamics Laboratory Coupled Model ( GFDL CM2.5 ) — это связанная модель общей циркуляции атмосферы и океана (AOGCM), разработанная в NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory в США. Это одна из ведущих климатических моделей, использованных в Четвертом оценочном докладе МГЭИК , наряду с моделями, разработанными в Институте исследований климата Макса Планка, Центре Хэдли и Национальном центре атмосферных исследований .

Атмосфера

Атмосферный компонент моделей CM2.X использует 24-уровневую атмосферу с горизонтальным разрешением 2° в направлении восток-запад и 2,5° в направлении север-юг. Это разрешение достаточно для разрешения крупных среднеширотных циклонов, ответственных за изменчивость погоды. Однако оно слишком грубое для разрешения таких процессов, как ураганы или интенсивные грозовые вспышки. Атмосфера включает в себя представление радиационных потоков, смешивание в пограничном слое атмосферы, представления воздействия слоистых и кучевых облаков, схему для представления сопротивления ветров на верхних уровнях, вызванного гравитационными волнами , изменения в пространственном распределении озона и способность представлять воздействие нескольких парниковых газов.

Океан

Океанический компонент представляет собой 50-уровневый океан, работающий с разрешением 1° в направлении восток-запад и изменяющийся в направлении север-юг от 1 градуса в полярных регионах до 1/3 градуса вдоль экватора. Это разрешение достаточно для разрешения экваториальной системы течений, но слишком грубое, чтобы охватить высокоэнергетические мезомасштабные вихри , чьи адвективные и диффузионные эффекты параметризованы. Другие ключевые параметризации включают высоту свободной поверхности, которая изменяется в ответ на испарение, осадки и конвергенцию океанических течений, поглощение солнечного света, связанное с наблюдаемыми концентрациями хлорофилла, представление океанического смешанного слоя , включение турбулентности, создаваемой приливным перемешиванием на шельфах, и схемы, позволяющие воде из окраинных морей, таких как Красное и Балтийское моря, «смешиваться» через узкие проливы в их устьях.

Для МГЭИК были запущены два набора моделей, состоящие из очень похожих циркуляций океана, но с разной методологией решения уравнений движения. Результатом является то, что модели имеют очень разные ветровые напряжения над Южным океаном , при этом CM2.0 демонстрирует общее смещение ветров, которые смещены к экватору, но модель CM2.1 является одной из немногих, которые имеют ветры, близкие к правильной широте и величине в этом регионе (Рассел и др., 2006). Работа Райхлера и Кима из Университета Юты предполагает, что эта серия моделей является одной из лучших моделей в диапазоне атмосферных характеристик. Она также имеет одну из лучших имитаций Эль-Ниньо среди моделей МГЭИК (ван Ольденбург и др., 2005; Виттенберг и др., 2006). Однако, как и в случае большинства МОЦАО, работающих без корректировки потоков, модели не учитывают холодные зоны апвеллинга вдоль восточных границ Тихого океана и Атлантики и, как правило, создают чрезмерно сухой бассейн Амазонки.

Развитие модели CM2.1 продвигалось по трем направлениям. ^[1] Улучшение моделирования аэрозолей и атмосферной химии привело к созданию модели CM3 в 2011 году. ^[2] Улучшение моделирования биогеохимических циклов привело к созданию моделей ESM2M и ESM2G. ^{[3] [4]} Третий подход заключался в повышении разрешения модели CM2, что привело к созданию моделей CM2.5, CM26, FLOR и HiFLOR. ^[1]

• Модульная модель океана
• HadCM3
• EdGCM
• Связанная система прогнозирования, оперативная версия этой модели

• Delworth, T.; Broccoli, Anthony J.; Rosati, Anthony; Stouffer, Ronald J.; Balaji, V.; Beesley, John A.; Cooke, William F.; Dixon, Keith W.; Dunne, John; et al. (2006). "Глобальные связанные климатические модели CM2 GFDL — Часть 1: Формулировка и характеристики моделирования" (PDF) . J. Climate . 19 (5): 643–74 . Bibcode :2006JCli...19..643D. doi :10.1175/JCLI3629.1.
• Gnanadesikan, A; Dixon, Keith W.; Griffies, Stephen M.; Balaji, V.; Barreiro, Marcelo; Beesley, J. Anthony; Cooke, William F.; Delworth, Thomas L.; Gerdes, Rudiger; et al. (2006). "Глобальные сопряженные климатические модели CM2 GFDL — Часть 2: Базовое моделирование океана" (PDF) . J. Climate . 19 (5): 675–97 . Bibcode :2006JCli...19..675G. CiteSeerX  10.1.1.140.9966 . doi :10.1175/JCLI3630.1.
• Knutson, T; Delworth, TL; Dixon, KW; Held, IM; Lu, J.; Ramaswamy, V.; Schwarzkopf, MD; Stenchikov, G.; Stouffer, RJ (2006). "Оценка тенденций температуры поверхности региона в двадцатом веке с использованием связанных моделей GFDL CM2" (PDF) . J. Climate . 19 (9): 1624– 51. Bibcode :2006JCli...19.1624K. doi :10.1175/JCLI3709.1.
• Рассел, Дж. Л.; Стоуффер, Р. Дж.; Диксон, К. В. (2006). «Сравнение циркуляции Южного океана в расчетах на основе связанных моделей МГЭИК» (PDF) . J. Climate . 19 (18): 4560–75 . Bibcode : 2006JCli...19.4560R. doi : 10.1175/JCLI3869.1.
• ван Олденбург, Г.; Филип, С.Й.; Коллинз, М. (2005). «Эль-Ниньо в меняющемся климате – многомодельное исследование». Ocean Science . 1 (2): 81– 95. Bibcode :2005OcSci...1...81V. doi : 10.5194/os-1-81-2005 .
• Виттенберг, А.; Розати, Энтони; Лау, Нгар-Ченг; Плошай, Джеффри Дж. (2006). "Глобальные сопряженные климатические модели CM2 GFDL — Часть 3: Климат тропического Тихого океана и ЭНСО" (PDF) . J. Climate . 19 (5): 698– 722. Bibcode :2006JCli...19..698W. CiteSeerX  10.1.1.143.8867 . doi :10.1175/JCLI3631.1.

• Информация о глобальной климатической модели CM2 и файлы выходных данных модели с портала данных GFDL Архивировано 6 июля 2019 г. на Wayback Machine
• Основные моменты климатических исследований с результатами модели GFDL CM2. Включает текст, графику и анимацию