Математическое моделирование климатических характеристик для территории Сибири в условиях климатических изменений

• Автор: Мартынова, Юлия Валерьевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Оценка обратных связей между вариацией лесной

растительности и температурой и влажностью подстилающей поверхности

1.1 Постановка задачи

1.2 Учет растительности в используемой климатической модели промежуточной сложности.

1.3 Методика исследования.

1.4 Описание эксперимента.

1.5 Результаты

1.6 Выводы

Глава 2. Влияние влажности подстилающей поверхности

на количество осадков.
2.1 Постановка задачи
2.2 Методика исследования.
2.3 Описание эксперимента.
2.4 Результаты
2.5 Выводы
Глава 3. Влияние аномалий осеннего снежного покрова
на температуру воздуха у поверхности Сибири в зимний
период
3.1 Постановка задачи
3.2 Описание эксперимента.
3.3 Методика исследования.
3.3.1 Методика оценки статистической значимости вносимых
в начальные условия возмущений
3.3.2 Расчет коэффициента корреляции Пирсона.
3.4 Результаты
3.4.1 Анализ статистической значимости вносимых
в начальные условия возмущений
3.4.2 Анализ влияния площади глубины октябрьского
снежного покрова на зимнюю приземную температуру воздуха.
3.5 Механизм влияния аномалий снежного покрова в октябре
па приземную температуру зимних месяцев.
3. Выводы
Глава 4. Программный комплекс для расчетов и визуализации
4.1 Интеграция климатической модели в общий исследовательский
процесс.
4.2 Пакет программ для анализа результатов моделирования . .
4.2.1 Предварительная обработка результатов моделирования
4.2.2 Программная реализация методики вычисления
коэффициентов обратных связей.
4.2.3 Программная реализация методики вычисления
значений индекса когерентности
4.2.4 Программная реализация методики оценки статистической значимости возмущений
4.2.5 Программная реализация методики вычисления полей корреляции.
4.3 Выводы
Заключение.
Литература


В нем участвовало около моделей. Результаты сравнения приведены в 4-м отчете МГЭИК [1]. Стандартным тестом для определения чувствительности моделей климата является расчет с удвоенной по сравнению с современной или доиндустриальной концентрацией СО2. При этом, возможны два варианта проведения эксперимента: в первом — расчет проводится достаточно долго, до достижения квазиравновесного отклика; во втором — ищется нестационарный отклик на удвоение СО2, когда концентрация углекислого газа растет со скоростью 1% в год и достигает удвоения через лет. Вопрос о том, какое влияние изменение концентрации С окажет на различные компоненты климатической системы, и как изменится характер обратных связей между ними, остается открытым и находится в центре внимания исследователей [2-5]. Увеличение глобальной температуры и рост содержания водяных паров приводит и к увеличению облачности. Облака дают двойственный эффект, отражая солнечное излучения идущее сверху, и поглощая и переизлучая инфракрасное излучение, идущее снизу. В разных условиях вклады этих процессов в формирование температуры различны. Вследствие потепления и таяния ледников, а также увеличения количества атмосферных осадков, приносимых с юга, в высоких широтах может произойти увеличение поступления пресных вод в Северную Атлантику, вследствие чего может снизиться соленость, а значит и плотность, холодных вод, из-за чего может произойти блокировка теплых течений. Потепление оказывает значительное влияние на растительность, в частности на лесную. Под воздействием растущей температуры произойдет смещение лесной границы к северу, из-за чего значительно снизится альбедо поверхности, вызывая, в свою очередь, усиление нагрева поверхности. Другой стороной изменения океанической циркуляции будет то, что теплые воды уже не булут быстро выноситься из теплых низких широт в холодные высокие, и за счет сильного и длительного испарения соленость, а значит и плотность поверхностных вод, будет повышаться, что приведет к их опусканию в глубины [6]. В результате существенно ускорится прогревание глубинных слоев Мирового океана, что в свою очередь значительно усилит такие процессы, способствующие потеплению, как выделение в атмосферу растворенного в Мировом океане углекислого газа и разрушение залежей метангидратов. При потеплении растворимость углекислого газа падает, причем довольно серьезно — например, при повышении температуры воды с 5 до °С, коэффициент раствори мости углекислого газа в ней уменьшается с 1. Гт [9]. В первую очередь при потеплении затрагиваются верхние слои Мирового океана, где хорошо работает вертикальная конвекция и позволяет достаточно быстро произвести изменения в температуре этих слоев и содержании в них углекислого газа. В этих слоях содержится всего несколько процентов от всего углекислого газа в гидросфере (сопоставимо с его атмосферным содержанием), обмен же углекислым газом между верхними и глубинными слоями имеет большое характерное время около 0- лет. В Северной Евразии (в частности, в Сибири), включающей обширные области тундры, арктических лесов, полупустынь и пустынь, наблюдается значительное разнообразие климатических условий. Регион играет важную роль в обмене энергией, влагой, парниковыми газами и аэрозолями между атмосферой, подстилаю! За последние лет в указанном регионе наблюдалось наиболее значительное потепление климата. Расчеты с помощью климатических моделей показывают, что климат Евразии будет подвержен существенным изменениям [5,,-]. В году группой авторов во главе с М. В. Кабановым была опубликована статья, в которой было показано, что за - годьт температура на территории Сибири увеличивалась со скоростью от 0. С/ лет до 0. С/ лет в зависимости от области []. По данным МГЭИК за - годы скорость роста температуры в северных широтах (в частности в Сибири) достигает 0. С/ лет и 0. ГС/ лет [1]. Рост температуры воздуха над поверхность территории Сибири может спровоцировать значительные изменения структуры и площади распространения вечной мерзлоты. Так, например, A. B. Павлов, Г.