Том 33, номер 07, статья № 10

Денисова Н. Ю., Грибанов К. Г., Вернер М. Верификация изотопических моделей ECHAM с помощью данных лазерных спектрометров, полученных на двух арктических станциях. // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 07. С. 565–570. DOI: 10.15372/AOO20200710.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Для верификации моделей общей циркуляции атмосферы ECHAM5-wiso и ECHAM6-wiso, дополненных изотопными модулями, было выполнено моделирование в режиме релаксации к известным значениям температуры, давления, скорости и направления ветра, полученным из ретроспективного климатического анализа. Сравнивались результаты моделирования с данными по изотопному составу (δHDO и δH218O) водяного пара в атмосферном воздухе у поверхности, полученными на двух станциях мониторинга: в г. Лабытнанги (66,660° с.ш., 66,409° в.д.) и в г. Игарка (67,453° с.ш., 86,535° в.д.). В настоящей работе предпринята попытка оценить преимущества более новой модели ECHAM6-wiso по сравнению с ее предыдущей версией ECHAM5-wiso для моделирования изотопного состава воздуха на арктических станциях наблюдения. Результаты моделирования могут быть использованы в качестве априорного ансамбля при решении обратных задач дистанционного зондирования атмосферы на территории Западной Сибири.

Ключевые слова:

модель общей циркуляции атмосферы, изотопологи воды

Список литературы:

1. Мохов И.И. Изменения климата в Арктике // Земля и вселенная. 2006. № 2. С. 34–40.
2. Караханян А.А. Долговременные изменения атмосферной циркуляции и климата на территории Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18, № 12. С. 1104–1106.
3. Семенов В.А., Мохов И.И., Латиф М. Влияние температуры поверхности океана и границ морского льда на изменение регионального климата в Евразии за последние десятилетия // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2012. Т. 48, № 4. С. 403–421.
4. Callaghan T.V., Jonasson S. Arctic terrestrial ecosystems and environmental change // Philos. Trans. Roy. Soc. London. 1995. N 352. P. 259–276.
5. Dlugokencky E.J., Masarie K.A., Lang P.M., Tans P.P. Continuing decline in the growth rate of the atmospheric methane burden // Nature. 1998. N 393. P. 447–450.
6. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 362 с.
7. Катцов В.М., Порфирьев Б.Н. Климатические изменения в Арктике: последствия для окружающей среды и экономики // Арктика: экология и экономика. 2012. № 2 (6). С. 66–79.
8. Held I.M. Robust responses of the hydrological cycle to global warming // J. Clim. 2006. V. 19, iss. 21. P. 5686–5699.
9. Schmidt G.A., Hoffmann G., Shindell D.T., Hu Y. Modeling atmospheric stable water isotopes and the potential for constraining cloud processes and stratosphere-troposphere water exchange // J. Geophys. Res. 2005. N 110. P. D21314.
10. Dansgaard W. Stable isotopes in precipitation // Tellus. 1964. V. 16, N 4. P. 436–468.
11. Jouzel J., Alley R.B., Cuffey K.M., Dansgaard W., Grootes P., Hoffmann G., Jonsen S.J., Koster R.D., Peel D., Shuman C.A., Stievenard M., Stuiver M., White J.W. Validity of the temperature reconstruction from water isotopes in ice cores // J. Geophys. Res. 1997. N 102 (C12). P. 26471–26487.
12. Sturm C., Zhang Q., Noone D. An introduction to stable water isotopes in climate models: Benefits of forward proxy modelling for paleoclimatology // Clim. Past. 2010. N 6. P. 115–129.
13. Поляков В.А., Ферронский В.И. Изотопия гидросферы Земли. М.: Научный мир, 2009. 632 c.
14. Galewsky J., Steen-Larsen H.C., Field R.D., Worden J., Risi C., Schneider M. Stable isotopes in atmospheric water vapor and applications to the hydrologic cycle // Rev. Geophys. 2016. V. 54, iss. 4. P. 809–865.
15. Roeckner E., Arpe K., Bengtsson L., Brinkop S., Dü­menil L., Esch M., Kirk E., Lunkeit F., Ponater M., Rockel B., Sausen R., Schleese U., Schubert S., Windelband M. Simulation of the present-day climate with the ECHAM model: Impact of model physics and resolution. Hamburg: Max Planck Institute for Meteorology, 1992. 110 p.
16. Roeckner E., Bäuml G., Bonaventura L., Brokopf R., Esch M., Giorgetta M., Hagemann S., Kirchner I., Kornblueh L., Manzini E., Rhodin A., Schlese U., Schulzweida U., Tompkins A. The general circulation model ECHAM5. Part I: Model description. Hamburg: Max Planck Institute for Meteorology, 2003. 127 p.
17. Werner M., Langebroek P.M., Carlsen T., Herold M., Lohmann G. Stable water isotopes in the ECHAM5 general circulation model: Towards high-resolution isotope modeling on a global scale // J. Geophys. Research. 2011. V. 116. N. D15109.
18. Cauquoin A., Werner M., Lohmann G. Water isotopes – climate relationships for the mid-Holocene and preindustrial period simulated with an isotope-enabled version of MPI-ESM // Clim. Past. 2019. N 15. P. 1913–1937.
19. Hoffmann G., Werner M., Heimann M. Water isotope module of the ECHAM atmospheric general circulation model: A study on timescales from days to several years // J. Geophys. Res. 1998. V. 103(D14). P. 16871–16896.
20. Hoffmann G., Jouzel J., Masson V. Stable water isotopes in atmospheric general circulation models // Hyd­rol. Process. 2000. V. 14. N 8. P. 1385–1406.
21. Lee J.-E., Fung I., DePaolo D.J., Henning C.C. Analysis of the global distribution of water isotopes using the NCAR atmospheric general circulation model // J. Geo­phys. Res. 2007. V. 112. N. D16306.
22. Tindall J.C., Valdes P.J., Sime L.C. Stable water isotopes in HadCM3: Isotopic signature of El Niño – Southern Oscillation and the tropical amount effect // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. N. D04111.
23. Risi C., Bony S., Vimeux F., Jouzel J. Water–stable isotopes in the LMDZ4 general circulation model: Model evaluation for present–day and past climates and applications to climatic interpretations of tropical isotopic records // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. N. D12118.
24. Werner M. Modelling stable water isotopes: Status and perspectives // EPJ Web Conf. 2010. N 9. P. 73–82.
25. Butzin M., Werner M., Masson-Delmotte V., Risi C., Frankenberg C., Gribanov K., Jouzel J., Zakharov V.I. Variations of oxygen-18 in West Siberian precipitation during the last 50 years // Atmos. Chem. Phys. 2014. N 14. P. 5853–5869.
26. ERA-Interim: New ECMWF reanalysis products from 1989 onwards. ECMWF Newsletter 110, Winter 2006/7 [Electronic resource]. URL: http://old.ecmwf.int/publications/newsletters/pdf/110_rev.pdf (last access: 09.02.2019).
27. European Centre for Medium-Range Weather Forecasts. 2017, updated monthly. ERA5 Reanalysis. Research Data Archive at the National Center for Atmospheric Research, Computational and Information Systems Laboratory [Electronic resource]. URL: https://doi.org/ 10.5065/D6X34W69 (last access: 19.08.2019).
28. Zakharov V.I., Imasu R., Gribanov K.G., Hoffmann G., Jouzel J. Latitudinal distribution of the deuterium to hydrogen ratio in the atmospheric water vapor retrieved from IMG/ADEOS data // Geophys. Res. Lett. 2004. V 31. N. L12104.
29. Herbin H., Hurtmans D., Clerbaux C., Clarisse L., Coheur P.-F. H216O and HDO measurements with IASI/ MetOp // Atmos. Chem. Phys. 2009. N 9. P. 9433–9447.