Моделирование глобальных изменений климата и климата Российских регионов

Отчет 32 с., 6 рис., 0 табл., 38 источников, 1 приложение. Предметом исследования является климатическая система Земли и её отдельные компоненты. Тема работы: моделирование глобальных изменений климата и климата российских регионов. Цель НИР – определение основных закономерностей изменчивости климатической системы Земли при разных естественных и антропогенных воздействия, включая диагностику формирования глобальных и региональных климатических аномалий и их возможных последствий. Цель этапа 2021 года – исследование реакции различных компонентов климатической системы на внешнее воздействие, в том числе анализ региональных последствий изменений климата в российских и полярных регионах. Основным методом исследования является использование численного моделирования климатической системы (включая развитие собственной климатической модели и её отдельных блоков) и разносторонний статистический анализ эмпирических данных (наземных, аэрологических, спутниковых), включая развитие методов анализа. Проведены следующие работы и получены следующие основные результаты: — Проведен анализ характеристик активности морского волнения в Арктическом бассейне с использованием модели WAWEWATCH III и результатов расчетов морских льдов и ветра в атмосфере с ансамблем глобальных климатических моделей CMIP5. Сделана оценка относительной роли ветровых волн и зыби в общей активности морских волн в Арктическом бассейне по модельным расчетам в сопоставлении с полученными с использованием данных реанализа и спутниковых данных. Получены оценки возможных изменений морского волнения, сопровождающих значительное уменьшение протяженности морских льдов в Арктике по модельным расчетам для XXI века при разных сценариях антропогенных воздействий. — Разработана вычислительная схема учета цикла серы в тропосфере для включения в климатическую модель ИФА РАН. — Получены оценки изменений площади снежного покрова в Северном полушарии для последних десятилетий с использованием результатов расчетов с ансамблем глобальных климатических моделей международного проекта CMIP6. — Исследована связь экстремальных суточных осадков с приповерхностной температурой в российских регионах над Россией по метеорологическим данным для периода 1966–2017 гг. и по данным реанализа ERA5 для периода 1979–2020 гг. Наряду с оценками связи с температурой общего количества осадков получены соответствующие оценки для разных типов осадков. — С использованием разработанной модели процессов теплопереноса в грунте проведены численные расчеты эволюции термического режима грунта в северных регионах Западной Сибири для первой половины 21 века, использованием которых сделаны оценки риска выбросов в атмосферу газа в результате диссоциации реликтовых метангидратов. — С использованием климатической модели ИФА РАН получены оценки естественных потоков парниковых газов CO2 и CH4 при изменениях климата в 21 веке с учетом антропогенных воздействий в российских регионах в сопоставлении с другими регионами. — Получены оценки изменения характеристик активности тропических циклонов и их трансформации во внетропические циклоны по данным для последних десятилетий, в частности для циклонов в северо-западном бассейне Тихого океана, проникающих в российские регионы на Дальнем Востоке. — Проведен анализ количества и типа облачности, высоты нижней границы облаков, а также облачно-радиационного воздействия (форсинга) в морях Российской Арктики в теплый период на основе результатов судовых измерений, полученных в ходе полярных экспедиций NABOS, в том числе в экспедициях 2013, 2015, 2018 гг. на НЭС “Академик Федоров” и НЭС “Академик Трешников”. — Получены количественные оценки связи внутригодовых и межгодовых вариаций площади снежного покрова и морских льдов с вариациями приповерхностной температуры в Северном и Южном полушариях с использованием спутниковых данных и данных реанализа для периода 1979–2020 гг. В том числе отмечена значимая когерентность и отрицательная корреляция протяженности морских льдов в Северном и Южном полушариях с полушарной приповерхностной температурой в последние десятилетия. Результаты корреляционного и кросс-вейвлетного анализа свидетельствуют об общей значимой когерентности и отрицательной корреляции с приповерхностной температурой площади снежного покрова в Евразии в целом не только в годовом ходе, но и для большинства месяцев в межгодовой изменчивости. Отмечены сезонные особенности связи снежного покрова с температурным режимом в период формирования снежного покрова осенью и их изменения в последние десятилетия. — Проведен анализ характеристик и механизмы формирования озоновой “мини-дыры” в атмосфере над Сибирью зимой 2015/2016 гг. с использованием спутниковых данных и данных реанализа. Отмечена связь региональной отрицательной аномалии с атмосферным блокированием. Региональная аномалия общего содержания озона была существенно связана с уменьшением содержания озона в нижней стратосфере.