Краткосрочное климатическое прогнозирование для Восточной Азии и западной части северной Пацифики (EA–WNP) остаётся сложной задачей из-за систематических ошибок в современных моделях общей циркуляции. Первая версия интегрированной климатической модели (ICM.V1) уже демонстрировала высокое мастерство в воспроизведении климатологии и межгодовой изменчивости, но сохраняла заметные ошибки: чрезмерно холодный язык в тропической Пацифике, двойную зону конвергенции, избыточно западное распространение аномалий Эль-Ниньо и заниженную силу ключевых механизмов обратной связи. Эти недостатки связывали с низким горизонтальным разрешением атмосферного компонента (T31, около 3.75°). Работа продолжает линию развития моделей для сезонного прогноза, начатую в ICM.V1, и находится в русле усилий по улучшению воспроизведения муссонной циркуляции и явления Эль-Ниньо в климатических моделях.
ICM.V2 сохраняет архитектуру ICM.V1: атмосферная модель ECHAM5, океаническая модель NEMO 2.3 и связующий модуль OASIS3. Ключевое изменение — повышение горизонтального разрешения атмосферной модели с T31 (3.75° × 3.75°) до T63 (1.875° × 1.875°), при этом вертикальное разрешение осталось 19 уровней. Шаг по времени атмосферной модели уменьшен с 2400 до 1200 секунд, шаг океанической модели не изменился (2400 секунд), частота связи между компонентами сохранена (раз в 4 часа). Океаническая модель сохранила прежнее разрешение: около 2° в высоких широтах и около 0.5° по меридиану у экватора, 31 вертикальный уровень. Модель интегрировали на 1000 лет, для анализа использовали последние 300 лет (модельные годы 701–1000). Сравнение проводили с данными наблюдений: HadISST для температуры поверхности океана, реанализ NCEP/NCAR для атмосферных полей и GPCP для осадков за период 1981–2010. Для оценки межгодовой изменчивости 300-летний ряд разбили на десять 30-летних отрезков и усреднили результаты.
ICM.V2 заметно уменьшила систематические ошибки температуры поверхности океана: в полосе 60°S–60°N отклонения от наблюдений в основном не превышают 1°C, тогда как в ICM.V1 области с ошибками 1–2°C были значительно шире. Улучшилось воспроизведение холодного языка в тропической Пацифике и тёплых аномалий у западных берегов Южной Африки и Америки. Климатология летнего муссона EA–WNP стала реалистичнее: исчезла избыточно сильная антициклоническая аномалия над западной частью северной Пацифики, а полоса осадков мэй-юй больше не смещена к северу, её интенсивность и положение близки к наблюдаемым. Изменчивость Эль-Ниньо улучшилась: доминирующий период индекса Niño3 в ICM.V2 составляет 3–4 года, что ближе к наблюдаемым примерно 4 годам, чем в ICM.V1 (около 3 лет). Пространственная структура аномалий температуры поверхности океана при Эль-Ниньо стала менее вытянутой на запад, хотя некоторая избыточная западная протяжённость сохраняется. Воздействие Эль-Ниньо на летний климат EA–WNP воспроизводится значительно лучше: амплитуда аномального антициклона над западной частью северной Пацифики и связанной с ним дипольной структуры осадков приблизилась к наблюдениям. Ключевые механизмы — эффект конденсатора тропического Индийского океана и локальная обратная связь воздух–море — стали реалистичнее: потепление Индийского океана после Эль-Ниньо сохраняется до лета с нужной силой, а аномалии ветра и температуры над западной частью северной Пацифики устойчивы в течение всего летнего сезона. Однако появилась новая ошибка: в июне–августе над областью 110°–150°E возникают отрицательные аномалии температуры поверхности океана, тогда как в наблюдениях они положительные.
Работа демонстрирует, что повышение горизонтального разрешения атмосферного компонента с T31 до T63 существенно улучшает воспроизведение ключевых процессов, определяющих краткосрочную изменчивость климата Восточной Азии и западной части северной Пацифики. В отличие от многих моделей, ICM.V2 реалистично воспроизводит оба основных механизма влияния Эль-Ниньо на летний климат региона: эффект конденсатора тропического Индийского океана и локальную обратную связь воздух–море. Это ставит ICM.V2 в ряд наиболее успешных моделей для сезонного прогноза в данном регионе. Улучшение связано не только с разрешением, но и с более точной климатологией температуры поверхности океана, что подчёркивает важность базового состояния для правильного воспроизведения аномалий.
Дальнейшее развитие модели может включать повышение разрешения океанического компонента, который в ICM.V2 остался прежним, а также совершенствование физических параметризаций, особенно процессов в пограничном слое и облачности. Возможно, потребуется настройка взаимодействия атмосферы и океана в тропической зоне для устранения новой ошибки в западной части северной Пацифики. Также перспективно использование ICM.V2 для ансамблевых прогнозов и исследований изменчивости климата на десятилетних масштабах.
Улучшенная модель может повысить качество оперативных сезонных прогнозов для Восточной Азии, включая предсказание летних осадков и аномалий циркуляции. Результаты также полезны для изучения механизмов влияния Эль-Ниньо на региональный климат и для оценки будущих изменений в условиях глобального потепления.
Следующим шагом может стать применение ICM.V2 в оперативном прогнозировании и сравнение её прогностического мастерства с другими моделями в рамках международных проектов. Также важно исследовать причины новой ошибки в западной части северной Пацифики и попытаться её устранить.
Работа напрямую связана с фундаментальной проблемой воспроизведения Эль-Ниньо и его глобальных телесвязей в климатических моделях. Несмотря на прогресс, остаются открытые вопросы: почему модели систематически смещают аномалии Эль-Ниньо на запад, как улучшить воспроизведение межгодовой и междесятилетней изменчивости тропической Пацифики, и какие физические процессы ответственны за ошибки в обратных связях воздух–море. ICM.V2 вносит вклад в решение этих проблем, но не закрывает их полностью.
Модель ICM.V2 интегрировали на 1000 модельных лет, что эквивалентно тысячелетней истории климата, но при этом она использует атмосферное разрешение T63, которое соответствует сетке примерно 210 км у экватора — этого достаточно, чтобы различать отдельные муссонные системы, но всё ещё слишком грубо для воспроизведения мезомасштабных явлений, таких как тропические циклоны.