Лаборатория взаимодействия вод суши с атмосферой
Направления исследований
Исследования Лаборатории взаимодействия вод суши с атмосферой ИВП РАН проводятся по трем направлениям:
- мелкомасштабное,
- мезомасштабное
- и макромасштабное взаимодействие вод суши с атмосферой.
В рамках мезомасштабного взаимодействия вод суши с атмосферой ведутся исследования в двух направлениях:
- Развитие модели испарения водоема с учетом его батиметрии.
- Развитие модели взаимодействия атмосферы с неоднородной поверхностью.
Впервые для расчета значений испарения, а также тепло и энергообмена между водоемами и атмосферой создана модель, учитывающаяся особенности турбулентного взаимодействия мелководий с атмосферой. В целом, исследования роли глубины водоема в интенсификации испарения, теплообмена и трения водной поверхности, а также первые оценки этого эффекта в испарении Каспия, убедительно иллюстрируют важность данного направления исследования.
В исследованиях лаборатории показано, что описание турбулентного переноса в пограничном слое атмосферы над естественными поверхностями с помощью теории подобия Монина-Обухова приводит к ошибочным результатам. Основная причина этого связана с тем, что условия стационарности и горизонтальной однородности (СГО) по отношению к естественной подстилающей поверхности суши на мезомасштабном уровне не выполняется. Величина возможных ошибок (систематических) от использования моделей, базирующихся на условиях СГО, оценена и развивается метод корректировки величины скрытого и явного теплообмена в зависимости от параметров подстилающей поверхности. Данный этап будет включать развитие параметризаций, и будет основываться на теоретическом обобщении существующих моделей. В частности предлагаемый подход позволит учесть: интенсификацию тепло и массообмена при неоднородности теплофизических свойств подстилающей поверхности; влияние когерентных структур на режим турбулентности в зоне перехода с одного типа поверхности на другую; пространственную локализацию зон адвекции. Это позволит учесть естественную неоднородность земной поверхности (подсеточный эффект, связанный с естественной, а зачастую и антропогеннной, мезомасштабной неоднородностью подстилающей поверхности суши), и тем самым лучше адаптировать региональные атмосферные модели при соответствующих вычислениях. Планируемое исследование, в целом, позволит повысить степень адекватности разрабатываемых параметризаций поверхностных потоков реальным физическим процессам тепло-массопереноса в пограничном слое, что должно привести к соотвествующему повышению точности прогностических моделей мезометеорологического и климатического масштаба.
В рамках макромасштабного взаимодействия вод суши с атмосферой основные исследования направлены на:
- Анализ изменчивости ключевых гидрометеорологических параметров в Арктике и в Евразии в условиях нестационарного климата.
- Моделирование отклика регионального климата на циклические особенности его изменения в прошлом
Проведенный к настоящему времени анализ данных наблюдений свидетельствует, что крупномасштабные и региональные направленные изменения климата в прошедшем столетии не могут быть объяснены только воздействием роста концентрации парниковых газов в атмосфере. Предлагаемое решение задачи основывается на физическом обосновании необходимости учета наряду с парниковым эффектом циклического фактора, а также на анализе эмпирических данных, показывающем согласованность многолетних тенденций основных динамических и радиационных характеристик регионального климата с климатическими индексами. Планируемые исследования позволят получить данные, как для усовершенствования региональных климатических моделей, так и полнее и достовернее оценить климатические изменения, происходящие в Арктике, Евразии, на Каспии и др.
