ИСТИНА

В настоящем проекте поставлена следующая цель: параметризовать в климатической модели Института вычислительной математики (ИВМ) РАН потоки метана и углекислого газа с пресноводных водоемов суши на основе детального описания в водоемах соответствующих физических и биохимических процессов. Для достижения поставленной цели в проекте будут решаться следующие задачи. 1) Верификация математической модели озера, включающей основные биохимические процессы, ответственные за динамику метана и углекислого газа, по данным измерений потоков парниковых газов на конкретных озерах. 2) Подключение верифицированного биохимического блока к модели водоема, интегрированной в климатическую модель ИВМ РАН, проверка качества воспроизведения потоков парниковых газов из озер по имеющимся эмпирическим данным по широтным поясам.

Были проведены численные эксперименты с моделью озера LAKE, включающей в себя две схемы турбулентного перемешивания. Первая схема состоит из параметризации Хендерсон-Селлерс (Hendersson-Sellers, 1985) для случаев устойчивой и нейтральной стратификации и конвективного приспособления для не устойчивой стратификации. Вторая схема же основывается на k-epsilon параметризации. Данные эксперименты показали схожее с минимальными различиями воспроизведение потоков с поверхности, а также термодинамического режима поверхности водоема для обеих схем турбулентного перемешивания, при существенном различии в шаге по времени ~60 минут для первой и ~10 мин для второй и как следствие в затратах вычислительных ресурсов. В существующую совместную модель общей циркуляции атмосферы и океана ИВМ РАН (Володин и др., 2010) была интегрирована модель озера LAKE (Степаненко и др., 2011), а также подключена состоящая из 14 типов маска суши и карта глубин, получение нами на основе цифровой карты внутренних водоемов из около 14 000 пресноводных озер для всего Земного шара (Kourzeneva, E. 2012.). С изменой моделью INMCM были проведены численные эксперименты для глобальных расчетов на исторический период второй половины XX века. Анализировалась разница между значениями температуры поверхности и потоками тепла для старой параметризации водоемов в INMCM и новой параметризацией (LAKE), осредненными за год. Из данного анализа следует, что существенная разница сохраняется и при осреднении, причиной этому может являться то, что накопление тепла в модели LAKE происходит более интенсивно, нежели в старой параметризации, где у водоема нет собственной дополнительной теплоемкости, а профиль температуры, как и для других типов, рассчитывается с молекулярной теплопроводностью. В реальности же, так же как и в модели Lake, у воды альбедо и коэффициент шероховатости значительно ниже, чем у большинства типов суши, т. е. больше солнечной радиации накапливается в виде тепла в водоемах. Особенно этот эффект значителен в низких широтах, где суммарная солнечная радиация наиболее велика.