EdGCM - изучения климата прошлого, настоящего и будущего на домашнем компьютере

25-12-2016, 00:30 мск
Автор: Егор Цимеринов

Глобальной климатической модели (ГКМ) в ядре EdGCM была разработана в Институте имени Годдарда НАСА для космических исследований, и была использована исследователями для изучения климата прошлого, настоящего и будущего.

EdGCM - представляет собой набор программного обеспечения, который позволяет пользователям запускать полнофункциональную 3D - глобальную климатическую модель (GCM) на ноутбуках или настольных компьютерах. 

 EdGCM позволяет людям использовать GCM, не требуя при этом навыков программирования или доступа к суперкомпьютерам.

 Основные компоненты программного обеспечения включают в себя:

Графический пользовательский интерфейс для управления всеми аспектами работы с ГКМ.

Поисковая база данных, которая организует эксперименты, входные файлы и выходные данные.

Научное программное обеспечение визуализации для отображения, построения и анализа результатов моделей климата.

Утилита, чтобы помочь Е-журнал создания отчетов или учебно-методических материалов.

Автоматизированная преобразование графики и отчетов в HTML для веб-публикации.

EdGCM также поставляется в комплекте с 6 экспериментов, готовых к запуску моделей климата: 2 современных климатических моделей 3 глобальные моделирования потепления 1 Моделирование ледникового периода Пользователи имеют большую гибкость в построении своих собственных сценариев.

Установить

Описание модели

Институт космических исследований им. Годдарда разработал модель общей циркуляции GMC II, представляет собой трехмерную модель глобального климата, который численно решает физические уравнения сохранения энергии, массы, импульса и влаги, а также уравнение состояния.

Стандартная версия этой модели имеет разрешение по горизонтали 8 ° широты на 10 ° долготы, девять слоев в атмосфере, простирающейся до 10 мб, и двух наземных гидрология слоев. Модель учитывает как сезонные так и суточные солнечые циклы в своих расчетах температуры. Облако частиц, аэрозолей, и радиационно важные следовые газы (углекислый газ, метан, оксиды азота, и хлорфторуглерод) явно включены в схему излучения.

Глубина снежного покрова на основе баланса между снегопада, плавление и сублимация. Альбедо снега является функцией глубины и возраста. Свежий снег имеет альбедо 0,85 и возраст в течение 50 дней до нижнего предела 0,5. Морской лед параметризация термодинамически, без зависимости от напряжения ветра или океанических течений. Ниже -1.6 ° C лед 0,5 м форм толщиной более дробной области окна сетки и далее растет горизонтально по мере необходимости для поддержания энергетического баланса. Поверхностные потоки изменения морской воды и температуру морского льда в пропорции к площади ячейки сетки они покрывают. Проводящий охлаждение происходит на границе раздела океан / лед, сгущение лед, если температура воды остается на уровне -1.6 °. Морской лед тает, когда океан нагревается до 0 ° С и ТПМ в коробке сетки остается при 0 ° С, пока весь лед не растает в этой ячейке. Альбедо морского льда (бесснежный) не зависит от толщины и присваивается значение 0,55 в видимой и 0,3 в ближней инфракрасной области спектра, для спектрально взвешенного значения 0,45.

Растительность в модели играет роль в определении нескольких поверхностных и подземных гидрологических характеристик. Вероятно, наиболее важным из них является альбедо поверхности, которая делится на видимой и ближней инфракрасной области компонентов и с учетом сезонных колебаний на основе типов растительности. Кроме того, назначенный тип растительности определяет глубину , на которой снег отражательная способность может быть замаскирован. Гидрологические характеристики почвы также основаны на установленных типов растительности; вода холдинг мощность двух слоев грунта от модели определяется типом растительности, является способность этих слоев переносить воду обратно в атмосферу через транспирацию. Девять различных классов растительности, разработанные Matthews (1984) для GISS ГКМ, представляют собой основные категории растительности и экологических / гидрологических параметров , которые рассчитываются из растительности. Так как ГИСС ГКМ является дробным модель сетки, более одного типа растительности могут быть отнесены к каждой коробке сетки.

Температура поверхности моря (SST), либо указаны из климатологических входных файлов или могут быть рассчитаны с использованием модели полученных потоков энергии поверхностных и конкретизированы океана тепла транспорты. Океанского тепла транспорты различаются как сезонно и на региональном уровне , но в противном случае фиксируется, а не приспосабливаться к изменениям вынуждающих. Эта модель океана со смешанным слоем был разработан для использования с ГИСС ГКМ и часто упоминается как "Q-потока" параметризация. Полная информация о Q-схемы потока описаны в Russell и др. (1985) , и в добавлении А Хансен и др. (1997) .

Короче говоря, сходимость (расходимость) в каждой ячейке сетки рассчитывается на основании емкости для хранения тепла от поверхности океана и вертикальных потоков энергии на границе раздела воздух / море. Ежегодная максимальная глубина смешанного слоя, который варьируется в зависимости от региона и времени года, имеет глобальный, площадь-взвешенное значение 127 метров. Вертикальные потоки выводятся из указанных трасс управления SST , где указанные ТПМ являются из климатологических наблюдений и имеют географически и сезонные изменения значений. В начале 1990 - х годов метод Рассела был немного изменен , чтобы использовать пять гармоник, вместо двух, при определении сезонно изменяющийся поток энергии и хранение верхней энергии океана. Это изменение улучшило точность приближений в областях формирования сезонного морского льда. Методика воспроизводит современные транспорты океана тепла, которые аналогичны результатам , полученным с помощью методов наблюдений ( Miller и др. , 1983 ). При выводе вертикальных потоков и сохранение тепла верхнего слоя океана от бега с соответствующим палеогеографии и использованием ТПМ на основе paleotemperaure прокси, Q-потоков обеспечивает более самосогласованной способ получения тепла океана транспортирует из палеоклиматических сценариев , которые используют измененные конфигурации океанского бассейна.