Окуляр для климатической модели: как более чёткая атмосфера помогает предсказывать Эль-Ниньо

Оригинал: "Improved simulation of El Niño and its influence on the climate anomalies of the East Asia-western North Pacific in the ICM Version 2"
arXiv:2012.05408 · 2020-12-10 · CC BY 4.0 · 2 мин
Улучшенная модель ICM.V2 с более высоким разрешением точнее воспроизводит Эль-Ниньо и его влияние на климат Восточной Азии.

Наводчик настраивает окуляр телескопа: ещё один щелчок, и размытое пятно превращается в отчётливую картину. Климатологи из Института физики атмосферы Китайской академии наук сделали похожий щелчок со своей моделью ICM. Они удвоили разрешение атмосферной сетки, и модель начала видеть климатические процессы Восточной Азии и западной части северной Пацифики с новой чёткостью.

Прежняя версия модели, ICM.V1, смотрела на мир сквозь грубую сетку с ячейками 3,75 градуса. Это как разглядывать пейзаж через запотевшее стекло: общие очертания видны, но детали сливаются. В новой версии, ICM.V2, ячейки стали вдвое меньше — 1,875 градуса. Океан остался прежним, но атмосфера теперь передаёт свои ощущения океану с большей подробностью, и вместе они точнее воспроизводят климат.

Модель ICM.V2 интегрировали на 1000 модельных лет, но для анализа взяли последние 300 лет — этого достаточно, чтобы отделить устойчивые закономерности от случайных колебаний.

Эль-Ниньо — это периодическое потепление экваториальной части Тихого океана, которое словно бросает камень в климатический пруд: круги расходятся по всему миру. Для Восточной Азии особенно важны два механизма. Первый — эффект конденсатора Индийского океана: после Эль-Ниньо Индийский океан долго хранит тепло, как нагретый камень хранит тепло после заката, и это тепло меняет летние дожди. Второй — локальная обратная связь воздух–море в западной части северной Пацифики: аномалии ветра и температуры океана усиливают друг друга, как два человека, подталкивающие качели в такт.

Прежняя модель воспроизводила эти механизмы слабо, и её прогнозы для региона были ненадёжны. ICM.V2 исправила главные ошибки: холодный язык в тропической Пацифике стал теплее, полоса летних дождей мэй-юй больше не смещается к северу, а аномалии Эль-Ниньо перестали излишне растягиваться на запад. Теперь модель видит картину почти как наблюдения — осталась лишь одна новая ошибка: в западной части северной Пацифики летом она рисует отрицательные аномалии температуры океана, хотя в реальности они положительные.

Это как после настройки окуляра: изображение стало чётким, но на краю кадра появилась лёгкая дисторсия. Учёные знают о ней и будут искать причину. Главное достижение в том, что ICM.V2 реалистично воспроизводит оба ключевых механизма влияния Эль-Ниньо, а значит, сезонные прогнозы для Восточной Азии станут точнее. Окуляр настроен, и теперь можно разглядывать климатические детали, которые раньше были недоступны.

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.

Понятия
NOAA CPC эль-ниньо многомерный индекс ЭНСО ла-нинья индекс Эль-Ниньо межгодовая изменчивость энсо эффект конденсатора Индийского океана объём тёплой воды относительный они модель Зебиака–Кейна модель Джина–Тиммермана OISST v2.1 ERSST IRI весенний барьер предсказуемости прогноз ERA5 oisst nrt муссон