Klimatický model založený na NCAR získá významný pokrok

VEGAN 2017 - The Film (Smět 2019).

Anonim

Národní centrum pro výzkum atmosféry (NCAR) vydalo aktualizovanou verzi svého vlajkového lodního klimatu tak, aby zahrnovalo celou řadu nových možností - od mnohem realističtější reprezentace vyvíjející se ledovce Grónska až po schopnost detailně modelovat, jak plodiny interagují s větší systém Země k přidání vln poháněných větrem na oceánovém povrchu modelu.

Model komunistického modelu země 2 (CESM2) je komunitní počítačový model s otevřeným zdrojovým kódem, který je z velké části financován Národní vědeckou nadací, která je sponzorem NCAR a Úřadem pro vědu USA.

CESM2, zveřejněná minulý týden veřejně, vychází z řady klimatických modelů, které jsou pro každý den špičkou, a to od desetiletí až do okamžiku, kdy jejich software simuloval pouze atmosférický oběh. Pro srovnání, CESM2 zahrnuje interakce mezi půdou, oceánem, atmosférou, půdním ledem a mořským ledem, což představuje mnoho důležitých způsobů, jakými různé části systému Země spolupracují.

"Škála vědeckých otázek, se kterými se můžeme vypořádat, je značně rozšířená, což je pro mě velmi vzrušující, " řekl Jean-François Lamarque, který donedávna vedl úsilí o rozvoj CESM2. "Pokaždé, když vydáváme nový model, poskytneme lepší nástroj pro to, abychom vědu udělali. Je to složitější nástroj, ale svět je velmi komplikovaný."

Mezi nové funkce CESM2 patří:

  • Komponenta atmosférického modelu, která zahrnuje výrazné zlepšení turbulence a konvekce, které otevírají cestu k analýze toho, jak mohou tyto malé procesy ovlivnit klima.
  • Vylepšená schopnost simulovat režimy tropické variability, které mohou zahrnovat období a ovlivnit globální počasí, včetně extrémních srážek nad západními Spojenými státy. Tato realističtější reprezentace umožní výzkumníkům lépe porozumět těmto spojením a mohou vést ke zlepšení sezónních předpovědí.
  • Součást modelu půdního ledového listu pro Grónsko, která může simulovat složitý způsob, jak se pohybuje ledová hmota - pomalý ve středu a mnohem rychleji poblíž pobřeží - a dělá lepší práci simulující oteplování ledu do oceánu.
  • Komponent globálního modelu plodin, který dokáže simulovat jak osevní prostředí ovlivňuje regionální klima, včetně dopadů zvýšeného zavlažování, tak i to, jak měnící se klima ovlivní produktivitu plodin. Komponenta také umožňuje vědcům prozkoumat dopady zvýšeného používání hnojiv a vyšší koncentrace atmosférického oxidu uhličitého, které mohou podpořit růst rostlin.
  • Součást vlnového modelu, která simuluje, jak vítr vytváří vlny na oceánu, což je důležitý mechanismus pro míchání horního oceánu, což ovlivňuje, jak dobře model reprezentuje teploty povrchu moře.
  • Aktualizovaná součást říčního modelu, která simuluje povrchové toky přes stráně a přítoky před vstupem do hlavního kanálu řeky. To také simuluje rychlost vody, jak se pohybuje přes kanál, spolu s hloubkou vody.
  • Nová sada nástrojů pro infrastrukturu, která poskytuje mnoho nových funkcí pro snadnější přenositelnost, generování případů a přizpůsobení uživatelů, testování funkčnosti a výrazně zvýšená robustnost a flexibilita.

Úplný seznam aktualizací s více technickými popisy naleznete na //www.cesm.ucar.edu/models/cesm2/whatsnew.html.

Neustále zlepšována

Práce na CESM2 začaly vážně zhruba před pěti lety, ale vědci se začali zabývat tím, jak zlepšit tento model, jakmile byl v roce 2010 vydán CESM1. CESM2 se nijak neliší.

"Už jsme začali přemýšlet o tom, co bychom mohli zlepšit pro CESM3, " řekl Lamarque. "Víme například, že chceme, aby oceánský model lépe rozšířil takové vědecké otázky, které lze použít k zodpovězení."

Spolupráce a vstup ze širší vědecké komunity systémů Země byly vždy centrem komplexního modelového vývoje, který usnadnil NCAR. Například složka pozemkového modelu nového CESM2 využila zkušeností více než 50 výzkumných pracovníků v 16 různých institucích.

CESM, který je volně k dispozici, je důležitým nástrojem pro výzkumníky vědy o Zemi v celých Spojených státech a na celém světě, kteří studují vše od předvídatelnosti sezónního sucha k urychlení nárůstu hladiny moře. Model založený na NCAR je jedním z asi deseti předních klimatických modelů po celém světě, které vědci používají k prozkoumání měnícího se klimatu a přispívají tím, co našli, k Mezivládnímu panelu pro změnu klimatu.

Vzhledem k tomu, že systém Země je tak složitý a výpočetní zdroje jsou tak omezené, počítačové modely používané k simulaci způsobu, jakým se klima Země chovají, používají směs rovnic, které skutečně reprezentují fyziku, biologii a chemii za procesy, které se odvíjejí v systému Země - od odpařování až po tvorbu ozonu až po odlesňování na taveninu ledového moře a "parametrizace", které zjednodušují procesy v malém měřítku a odhadují jejich dopady.

"CESM2 představuje mnohem víc fyziky než minulé modely a děláme mnohem lepší práci, " uvedl generální ředitel CESM Gokhan Danabasoglu, který nyní vede vývojové úsilí modelu. "Existuje mnoho nových možností ve všech modelech součástí, stejně jako významná zlepšení infrastruktury pro flexibilitu a snadnější přenositelnost."

Tyto vylepšené rovnice umožňují modelu dělat ještě lepší práci replikující skutečný svět.

"Model je naší laboratoří - jediná laboratoř, kterou získáváme při studiu klimatu, " řekl Lamarque. "Musí to být tak blízko, že skutečný svět bude relevantní."

menu
menu