Новое ПО повысит точность расчётов температуры почвы для климатических моделей
Сотрудники Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН создали программное обеспечение для суперкомпьютерной модели деятельного слоя суши TerM. С его помощью можно точнее моделировать изменения температуры и влажности почвы, потоков скрытого и явного тепла — основных механизмов переноса тепла в атмосферу, что существенно влияет на корректность климатических моделей.
«Деятельный слой суши представляет собой слой почвы, который испытывает сезонные и суточные колебания температуры. Современные модели деятельного слоя играют ключевую роль в изучении тепловых и водных процессов на континентальных поверхностях. Раньше при создании таких моделей и работе с ними использовали усреднённые гидрофизические коэффициенты, влияющие на протекание процесса тепломассопереноса в почве. Это приводило к значительным погрешностям в результатах моделирования, особенно когда появилась возможность повысить пространственное разрешение климатических моделей, перейдя от шага сетки 500—100 км к 50—5 км и менее», — рассказала младший сотрудник лаборатории климато-экологических исследований ИМЭКС СО РАН кандидат физико-математических наук Анна Рязанова.
По словам Анны Рязановой, сегодня во всём мире используются высокодетализированные наборы данных о параметрах поверхности суши, в том числе и о гидрофизических коэффициентах почвы. Томские учёные разработали систему препроцессинга (preprocessing system), позволяющую решить задачу обработки этих данных на нужное для модели TerM пространственное разрешение.
Использование этой системы и новых данных позволило повысить точность расчётов температуры почвы до 0,5—3 градусов. Данные моделирования получили своё подтверждение в ходе сравнения с измерениями, проведёнными на территории нескольких научных стационаров в Бакчарском районе Томской области, Тункинской котловине вблизи озера Байкал и Ханты-Мансийском автономном округе.
Новое программное обеспечение для модели деятельного слоя суши TerM позволит улучшить прогнозы погоды и климата, оценить влияние изменений климата на экосистемы и сельское хозяйство в разных регионах, а также будет востребовано при разработке стратегий адаптации к глобальным климатическим изменениям.
TerM (англ. Terrestrial Model — «Модель суши») — численная физико-математическая модель, разработанная совместно Институтом вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН, НИВЦ МГУ и ИМКЭС СО РАН. Она предназначена для прогнозирования воздействия изменений климата на состояние наземных экосистем. Изначально модель была частью глобальной модели Земной системы — единственной российской модели, включённой в глобальную программу сравнения климатических моделей CMIP. Однако модель суши была выделена в самостоятельный инструмент, чтобы исследователи могли сосредоточиться на отработке конкретных природных процессов, не тратя вычислительные ресурсы на расчёт атмосферы и океана. В модели используются внешние данные о параметрах подстилающей поверхности, которые служат коэффициентами в физических параметризациях, использующихся в дифференциальных уравнениях переноса и трансформации тепла, влаги и категорий углерода в деятельном слое.
Источник: пресс-служба Томского научного центра СО РАН.
