Моделирование влияния изменений климата на состав

Моделирование
влияния изменений климата на
состав озоносферы Российской
Арктики и Субарктики
Вклад группы РГГМУ в совместный проект
СПбГУ и РГГМУ
«Мониторинг и моделирование влияния изменений
климата на состав озоносферы Российской
Арктики и Субарктики в ХХI веке»
Цели работы
• Теоретическое исследование особенностей
распределения содержания малых газов и
температуры атмосферы в Арктике и Субарктике;
• Выявление относительной роли различных
физических и химических процессов в
наблюдаемой изменчивости климатически важных
параметров атмосферы Арктики и Субарктики;
• Исследование влияния обратных связей между
физическими и химическими процессами на
наблюдаемую изменчивость содержания малых
газов атмосферы приполярных районов
• Исследование влияния климатических изменений
на содержание малых газов атмосферы Арктики и
Субарктики
Исследуемые процессы
• Физические процессы:
–
–
–
–
–
формирование, эволюция и разрушение циркумполярного вихря;
волновая активность в атмосфере;
изменение солнечной активности;
изменение температуры нижней стратосферы и тропосферы;
формирование, эволюция и разрушение полярных стратосферных
облаков;
– изменение температуры поверхности океана;
– изменение площади покрытия океана льдом;
– таяние газовых гидратов в Арктике
• Химические процессы
– гетерогенная активация на поверхности полярных стратосферных
облаков;
– каталитическое разрушение озона;
– химическое разрушение первичных загрязнителей в нижней
атмосфере;
– образование вторичных загрязнителей в атмосфере;
– влияние солнечной активности на фотодиссоциацию атмосферных
газов;
– выбросы метана из газовых гидратов и их трансформация в
атмосфере.
Используемые модели
• Глобальная химико-климатическая модель нижней и
средней атмосферы (интерактивное взаимодействие
физических и химических процессов) –Блакитная
П.А., Лемищенко А.К., Дробашевская Е.А.
• Глобальная модель состава атмосферы с заданной
динамикой, т.е. полей температуры, ветра, влажности и
давления (диагностическое исследование изменения
состава атмосферы) – Моцаков М.А.
• Континентальная модель состава тропосферы и
нижней стратосферы (маломасштабные изменения
содержания малых газов атмосферы) – Черепова М.В.
• Региональная модель численного прогноза погоды и
качества воздуха WRF-CHEM (региональные
изменения погоды и состав атмосферы) – Коломеец
Л.И., Мостаманди С.В.
Решаемые задачи
•
2014 год
–
–
–
•
2015 год
–
–
–
•
Исследование чувствительности содержания малых газовых составляющих в Арктике и Субарктике к
изменчивости температуры тропосферы и стратосферы - Смышляев С.П., Блакитная П.А., Черепова
М.В.
Исследование чувствительности содержания малых газовых составляющих в Арктике и Субарктике к
изменчивости температуры поверхности океана и площади покрытия океана и суши льдом
Дробашевская Е.А., Лемищенко А.К.
Изучение влияния потоков метана в Арктике на содержание малых газов в Арктике и Субарктике –
Смышляев С.П., Моцаков М.А.
2016 год
–
–
–
–
•
Определение относительной роли различных физических и химических процессов глобального и
регионального масштабов в наблюдаемой изменчивости содержания малых газов атмосферы в
регионе исследования – Смышляев С.П., Ермакова Т.С., Коломеец Л.И.
Исследование чувствительности содержания малых газовых составляющих в Арктике и Субарктике к
изменчивости процессов, определяющих формирование, эволюцию и разрушение циркумполярного
вихря – Дробашевская Е.А., Моцаков М.А.
Исследование чувствительности содержания малых газовых составляющих в Арктике и Субарктике к
изменчивости процессов образования и эволюции полярных стратосферных облаков – Блакитная
П.А., Лемищенко А.К., Смышляев С.П., Черепова М.В.
Определение роли изменений климата в наблюдаемой изменчивости малых газов атмосферы в
Арктике и средних широтах северного полушария
Определение особенностей влияния климата прошлых лет на содержание малых газов в Арктике и
Субарктике
Определение механизмов и процессов влияния отмечаемых в настоящее время изменений климата на
содержание малых газов в атмосфере полярных и средних широт
Прогностические оценки возможных изменений содержания малых газов в результате различных
сценариев изменения климата в отдаленном будущем
В течение всего проекта
–
–
Определение роли обратных связей между физически и химическими процессами на содержание
малых газов в Арктике и Субарктике – Блакитная П.А., Коломеец Л.И.
Объективное сравнение результатов модельных расчетов и наблюдений, определение погрешностей
Взаимодействие с группой мониторинга
состава атмосферы (СПбГУ)
•
•
•
•
Цель моделирования «Теоретическое исследование особенностей распределения
содержания малых газов и температуры атмосферы в Арктике и Субарктике» соотносится с целями мониторинга «Выявление особенностей распределения малых
газов атмосферы в Арктике и субарктических районах на основе проведения и анализа
наземных спектроскопических наблюдений и анализа спутниковых измерений» и
«Интерпретация наземных и спутниковых измерений температуры, влажности и
содержания малых газовых компонентов атмосферы с целью оценки их вариаций,
трендов и погрешностей»;
Цель моделирования «Выявление относительной роли различных физических и
химических процессов в наблюдаемой изменчивости климатически важных
параметров атмосферы Арктики и Субарктики» соотносится с целью
мониторинга «Сбор данных измерений из различных российских и международных
источников, пополнение специализированных баз данных, обработка данных
измерений и их архивация»,
Цель моделирования «Исследование влияния обратных связей между физическими
и химическими процессами на наблюдаемую изменчивость содержания малых
газов атмосферы приполярных районов» соотносится с целью мониторинга
«Создание новых и пополнение существующих банков данных о физических и
химических характеристиках земной атмосферы»,;
Цель моделирования «Исследование влияния климатических изменений на
содержание малых газов атмосферы Арктики и Субарктики» соотносится с
целями мониторинга «Определение долговременных трендов климатически важных
параметров атмосферы» и «Контроль содержания озона, парниковых и
озоноразрушающих газов дистанционными и локальными методами измерений»,
Соотносимость задач моделирования и
мониторинга
•
•
•
•
•
•
•
•
Задача моделирования «Определение относительной роли различных физических и химических
процессов глобального и регионального масштабов в наблюдаемой изменчивости содержания малых
газов атмосферы в регионе исследования » - соотносится с задачей мониторинга «Определение
аномалий физических и химических характеристик атмосферы» и «Непрерывные измерения
вертикальных профилей температуры и влажности тропосферы»,
Задача моделирования «Исследование чувствительности содержания малых газовых составляющих в
Арктике и Субарктике к изменчивости температуры тропосферы и стратосферы» соотносится с задачей
мониторинга «Получение новых данных о вертикальных профилях температуры, влажности, водности
облаков, содержания озона и других климатически важных газах» и «МКВ измерения вертикальных
профилей содержания озона в верхней атмосфере»;
Задача моделирования «Изучение влияния потоков метана в Арктике на содержание малых газов в
Арктике и Субарктике» соотносится с задачей мониторинга «Проведение локальных измерений
приземных концентраций климатически важных газов»;
Задача моделирования «Определение роли изменений климата в наблюдаемой изменчивости малых газов
атмосферы в Арктике и средних широтах северного полушария» соотносится с задачей мониторинга
«Определение долговременных трендов климатически важных параметров атмосферы»;
Задача моделирования «Определение особенностей влияния климата прошлых лет на содержание малых
газов в Арктике и Субарктике» соотносится с задачей мониторинга «Выявление особенностей
распределения малых газов атмосферы в Арктике и субарктических районах на основе проведения и
анализа наземных спектроскопических наблюдений и анализа спутниковых измерений»
Задача моделирования «Определение механизмов и процессов влияния отмечаемых в настоящее время
изменений климата на содержание малых газов в атмосфере полярных и средних широт» соотносится с
задачей мониторинга «Анализ полученных новых данных о климатически важных параметрах
атмосферы»
Задача моделирования «Определение роли обратных связей между физически и химическими
процессами на содержание малых газов в Арктике и Субарктике» соотносится с задачей мониторинга
«Создание новых и пополнения существующих банков данных о физических и химических
характеристиках земной атмосферы»,
Задача моделирования «Объективное сравнение результатов модельных расчетов и наблюдений,
определение погрешностей моделирования и измерений» соотносится с задачей мониторинга
«Интерпретация измерений российских и/или международных спутников»,
•
•
•
•
Публикации по проекту
Опубликованы:
– Коломеец Л.И., Смышляев С.П. Модельное исследование обратных связей между грозовой
активностью и составом атмосферы // Ученые записки РГГМУ. Вып.37. 2014.
– Черепова М.В., Смышляев С.П. Диагностическое и прогностическое моделирование
распределения малых газовых составляющих над территорией Российской Федерации //
Ученые записки РГГМУ. Вып. 38. 2015.
– Смышляев С.П., Мареев Е.А., Галин В.Я., Черепова М.В. Моделирование чувствительности
газового состава атмосферы к изменчивости арктических потоков метана // Ученые записки
РГГМУ. Вып. 38. 2015.
Приняты в печать
– Смышляев С.П., Мареев Е.А., Галин В.Я., Блакитная П.А. Моделирование Влияния выбросов
метана из арктических газовых гидратов на региональные изменения состава нижней
Атмосферы // Изв.РАН. Физика атмосферы и океана. 2015.
– Смышляев С.П., Галин В.Я., Блакитная П.А., Лемищенко А.К. Исследование
чувствительности состава и температуры атмосферы к вызванной солнечной актвиностью
изменчивости спектральных потоков солнечной радиации // Изв.РАН. Физика атмосферы и
океана. 2015.
– Лемищенко А.К., Смышляев С.П. Моделирование влияния солнечной активности на
межгодовую изменчивость содержания озона и температуры атмосферы // Ученые записки
РГГМУ. Вып. 39. 2015.
Направлены в печать
– Смышляев С.П., Погорельцев А.И., Галин В.Я., Дробашевская Е.А. Влияние волновой
активности на газовый состав стратосферы полярных районов // Геомагнетизм и аэрономия.
2015.
Готовятся к опубликованию
– Смышляев С.П., Погорельцев А.И., Канухина А.Ю., Дробашевская Е.А. Влияние
орографических волн на устойчивость циркумполярного вихря и озоновые дыры в полярных
районах // Известия РАН. ФАО. 2015.
– Смышляев С.П., Галин В.Я., Блакитная П.А., Лемищенко А.К. Исследование относительной
роли физических и химических процессов в наблюдаемой изменчивости содержания малых
газов атмосферы в полярных и приполярных районах // Известия РАН. ФАО. 2015.
Темы совместных публикаций
•
•
•
•
•
Исследование относительной роли физических и химических процессов
в наблюдаемой изменчивости содержания малых газов атмосферы в
Арктике и Субарктике – сравнение результатов моделирования и
измерений долгопериодной изменчивости содержания малых газов,
водяного пара и температуры;
Чувствительность содержания малых газов к изменчивости температуры
тропосферы и стратосферы в Арктике и Субарктике – сравнение
результатов моделирования и измерений короткопериодной изменчивости
температуры и содержания малых газов;
Влияние изменений климата на содержание метана в приполярных
районах – моделирование изменчивости арктических потоков метана на
основе измерений его содержания в приполярной зоне
Влияние изменений климата на изменчивость малых газов атмосферы в
Арктике и средних широтах северного полушария – анализ результатов
долгопериодных измерений и моделирования одновременного изменения
климатических характеристик и состава атмосферы;
Исследование роли обратных связей между физически и химическими
процессами в изменчивости содержания малых газов в Арктике и Субарктике
– анализ измеренных и моделируемых характеристик физических и
химических процессов в Арктике и Субарктике