Geofizyczny model sprzężony laboratoryjnej dynamiki płynów - Geophysical Fluid Dynamics Laboratory Coupled Model
Geophysical Fluid Dynamics Laboratory Coupled Model ( GFDL CM2.5 ) to sprzężony model ogólnej cyrkulacji atmosfera-ocean (AOGCM) opracowany w NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory w Stanach Zjednoczonych. Jest to jeden z wiodących modeli klimatycznych stosowanych w czwarte sprawozdanie oceniające z IPCC , wraz z modeli opracowanych w Instytucie Maxa Plancka Badań Klimatycznych, Hadley Centre i National Center for Atmospheric Research .
Kompozycja
Atmosfera
Składnik atmosferyczny modeli CM2.X wykorzystuje 24-poziomową atmosferę z rozdzielczością poziomą 2° w kierunku wschód-zachód i 2,5° w kierunku północ-południe. Ta rozdzielczość jest wystarczająca, aby rozwiązać duże cyklony na średnich szerokościach geograficznych odpowiedzialne za zmienność pogody. Jest jednak zbyt ordynarny, aby rozwiązać takie procesy, jak huragany lub intensywne wybuchy burz. Atmosfera obejmuje reprezentację strumieni promieniowania, mieszanie się w atmosferycznej warstwie granicznej, reprezentacje oddziaływań chmur stratus i cumulus , schemat reprezentowania oporu wiatrów górnych poziomów powodowanych przez fale grawitacyjne , zmiany w rozkładzie przestrzennym ozonu oraz zdolność do przedstawienia wpływu wielu gazów cieplarnianych.
Ocean
Składnik oceaniczny to 50-poziomowy ocean, przebiegający z rozdzielczością 1° w kierunku wschód-zachód i zmieniającą się w kierunku północ-południe od 1 stopnia w rejonach polarnych do 1/3 stopnia wzdłuż równika. Ta rozdzielczość jest wystarczająca do rozwiązania układu prądów równikowych, ale jest zbyt gruba, aby uchwycić wysokoenergetyczne wiry mezoskalowe - których efekty adwekcyjne i dyfuzyjne są sparametryzowane. Inne kluczowe parametryzacje obejmują wysokość swobodnej powierzchni, która zmienia się w odpowiedzi na parowanie, opady i konwergencję prądów oceanicznych, absorpcję światła słonecznego powiązaną z obserwowanymi stężeniami chlorofilu, reprezentację oceanicznej warstwy mieszanej , włączenie turbulencji generowanych przez mieszanie pływowe na szelfach i systemy pozwalające na „mieszanie się” wody z mórz marginalnych, takich jak Morze Czerwone i Morze Bałtyckie, przez wąskie cieśniny u ich ujścia.
Opis symulacji
Dla IPCC uruchomiono dwa zestawy modeli, składające się z bardzo podobnych cyrkulacji oceanicznych, ale z inną metodologią rozwiązywania równań ruchu. W rezultacie modele mają bardzo różne naprężenia wiatru nad Oceanem Południowym , przy czym CM2.0 wykazuje wspólne nastawienie wiatrów przesuniętych na równik, ale model CM2.1 jest jednym z niewielu, które mają wiatry bliskie prawidłowej szerokości geograficznej i wielkość w tym regionie (Russell et al., 2006). Prace Reichlera i Kima z Uniwersytetu w Utah sugerują, że ta seria modeli jest jednym z najlepszych modeli pod względem cech atmosferycznych. Posiada również jedną z lepszych symulacji El Nino wśród modeli IPCC (van Oldenburgh et al., 2005; Wittenberg et al., 2006). Jednak, podobnie jak w przypadku większości AOGCM działających bez regulacji strumienia, modele nie są w stanie uchwycić zimnych stref upwellingu wzdłuż wschodnich granic Pacyfiku i Atlantyku i mają tendencję do tworzenia zbyt suchego basenu Amazonki.
Dalszy rozwój
Rozwój modelu CM2.1 postępuje w trzech obszarach. Udoskonalenie modelowania aerozoli i chemii atmosfery doprowadziło do powstania modelu CM3 w 2011 r. Ulepszenie modelowania cykli biogeochemicznych doprowadziło do powstania modeli ESM2M i ESM2G. Trzecim podejściem było zwiększenie rozdzielczości modelu CM2, co doprowadziło do powstania modeli CM2.5, CM26, FLOR i HiFLOR.
Zobacz też
- Modułowy model oceanu
- HadCM3
- EdGCM
- System prognozowania sprzężonego , wersja operacyjna tego modelu
Bibliografia
- Delworth, T.; Brokuły, Anthony J.; Rosatiego, Antoniego; Stouffer, Ronald J.; Balaji, V.; Beesley, John A.; Cooke, William F.; Dixon, Keith W.; Dunne, John; i in. (2006). „Globalne sprzężone modele klimatyczne CM2 GFDL — część 1: Charakterystyka formułowania i symulacji” (PDF) . J. Klimat . 19 (5): 643-74. Kod Bibcode : 2006JCli...19..643D . doi : 10.1175/JCLI3629.1 .
- Gnanadesikan, A; Dixon, Keith W.; Griffies, Stephen M.; Balaji, V.; Barreiro, Marcelo; Beesley, J. Anthony; Cooke, William F.; Delworth, Thomas L.; Gerdes, Rudiger; i in. (2006). „Globalne sprzężone modele klimatyczne CM2 GFDL — część 2: Symulacja oceanu bazowego” (PDF) . J. Klimat . 19 (5): 675–97. Kod Bibcode : 2006JCli...19..675G . CiteSeerX 10.1.1.140.9966 . doi : 10.1175/JCLI3630.1 .
- Knutson, T; Delworth, TL; Dixon, KW; Posiadane, IM; Lu, J.; Ramaswamy, V.; Schwarzkopf, MD; Stenchikov, G.; Stouffer, RJ (2006). „Ocena regionalnych trendów temperatury powierzchni w XX wieku przy użyciu modeli sprzężonych GFDL CM2” (PDF) . J. Klimat . 19 (9): 1624-1651. Kod bib : 2006JCli...19.1624K . doi : 10.1175/JCLI3709.1 .
- Russell, JL; Stouffer, RJ; Dixon, KW (2006). „Wzajemne porównanie cyrkulacji Oceanu Południowego w symulacjach sterowania modelem sprzężonym IPCC” (PDF) . J. Klimat . 19 (18): 4560-75. Kod Bib : 2006JCli...19.4560R . doi : 10.1175/JCLI3869.1 .
- van Oldenburgh, G.; Filipa, SY; Collins, M. (2005). „El Nino w zmieniającym się klimacie – badanie wielomodelowe” . Nauka o oceanach . 1 (2): 81–95. doi : 10.5194/os-1-81-2005 .
- Wittenberg, A.; Rosatiego, Antoniego; Lau, Ngar-Cheung; Ploshay, Jeffrey J. (2006). „Globalne sprzężone modele klimatyczne CM2 GFDL — Część 3: Tropikalny klimat Pacyfiku i ENSO” (PDF) . J. Klimat . 19 (5): 698–722. Kod bib : 2006JCli...19..698W . CiteSeerX 10.1.1.143.8867 . doi : 10.1175/JCLI3631.1 .