Созданные в ИМКЭС СО РАН алгоритмы повысили точность расчетов температуры почвы для климатических моделей

Ученые из Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН создали программное обеспечение для суперкомпьютерной модели деятельного слоя суши TerM. С его помощью можно точнее моделировать изменения температуры и влажности почвы, потоков скрытого и явного тепла – основных механизмов переноса тепла в атмосферу, что существенно влияет на корректность климатических моделей.

– Деятельный слой суши представляет собой слой почвы, который испытывает сезонные и суточные колебания температуры. Современные модели деятельного слоя играют ключевую роль в изучении тепловых и водных процессов на континентальных поверхностях. Раньше при создании таких моделей и работе с ними использовали усредненные гидрофизические коэффициенты, влияющие на протекание процесса тепломассопереноса в почве. Это приводило к значительным погрешностям в результатах моделирования, особенно когда появилась возможность повысить пространственное разрешение климатических моделей, перейдя от шага сетки 500-100 км к 50-5 км и менее, – рассказывает кандидат физико-математических наук Анна Рязанова, младший сотрудник лаборатории климато-экологических исследований ИМЭКС СО РАН.

Как объясняет Анна Александровна, сейчас во всем мире используются высокодетализированные наборы данных о параметрах поверхности суши, в том числе и о гидрофизических коэффициентах почвы. Томские ученые разработали систему препроцессинга (preprocessing system), позволяющую решить задачу обработки этих данных на нужное для модели TerM пространственное разрешение.

Использование этой системы и новых данных позволило повысить точность расчетов температуры почвы до 0,5–3 градусов. Данные моделирования получили свое подтверждение в ходе сравнения с измерениями, проведенными на территории нескольких научных стационаров в Бакчарском районе Томской области, Тункинской котловине вблизи озера Байкал и Ханты-Мансийском автономном округе.

Новое программное обеспечение для модели деятельного слоя суши TerM позволит улучшить прогнозы погоды и климата, оценить влияние изменений климата на экосистемы и сельское хозяйство в разных регионах, а также будет востребовано при разработке стратегий адаптации к глобальным климатическим изменениям.

TerM (англ. Terrestrial Model – «Модель суши») – численная физико-математическая модель, разработанной учеными Института вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН, НИВЦ МГУ и ИМКЭС СО РАН. Она предназначенная для расчета динамики потоков тепла, влаги, углерода и азота в деятельном слое суши. В модели используются внешние данные о параметрах подстилающей поверхности, которые служат коэффициентами в физических параметризациях, использующихся в дифференциальных уравнениях переноса и трансформации тепла, влаги и категорий углерода в деятельном слое.

© Пресс-служба ТНЦ СО РАН