Погодные и климатические процессы различных пространственно-временных масштабов в условиях антропогенного воздействия (ГЗ)НИР

Weather and climatic processes of the various spatio-temporal scales under anthropogenic impact

Соисполнители НИР

МГУ имени М.В. Ломоносова Соисполнитель

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 11 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Погодные и климатические процессы различных пространственно-временных масштабов в условиях антропогенного воздействия (ГЗ)
Результаты этапа: 1. Показано, что ослабление стратосферного циркумполярного вихря в Арктике в ответ на аномалии температуры поверхности океана (ТПО), связанные с восточно-тихоокеанским (ВТ) Эль-Ниньо, наблюдается в средней стратосфере в течение всех зимних месяцев. Значимый отклик на центрально-тихоокеанское (ЦТ) Эль-Ниньо появляется только в феврале, в связи с чем максимальные различия в отклике на два типа Эль-Ниньо в северном полушарии отмечаются в начале зимы. 2. В южном полушарии влияние Эль-Ниньо на стратосферный циркумполярный вихрь имеет место только в случае ЦТ Эль-Ниньо в августе и сентябре перед пиком Эль-Ниньо, когда в приэкваториальном Тихом океане наблюдается максимальная скорость роста аномалий ТПО, а влияние радиационных процессов в перестройке стратосферной циркуляции с зимней на летнюю еще не выходит на первый план. 3. Создан алгоритм расчета составляющих бюджета тепла верхнего перемешанного слоя океана. Рассчитаны составляющие бюджета тепла верхнего перемешанного слоя океана (горизонтальная и вертикальная адвекция, нелинейный динамический нагрев) по данным моделей проекта CMIP5 в современном (сценарий historical) и будущем климате (сценарий rcp8.5). 4. Продолжено развитие подхода к математическому описанию индивидуальных вихревых систем в тропических регионах. Показано, что значительная часть изменчивости вихревой системы может быть описана с помощью нескольких первых естественных ортогональных функций (ЕОФ). 5. Для блокирующих антициклонов, которые определяли погоду летом 2021 года, были построены траектории их перемещения. Показано, что они были достаточно подвижными, что характерно для антициклонов теплого периода. 6. Продолжено изучение турбулентного теплообмена между акваторией западного сектора Российской Арктики (Баренцево и Карское моря) с атмосферой. Создан календарь синоптических ситуаций для экстремально больших и малых турбулентных потоков тепла между морем и атмосферой для западного сектора российской Арктики. 7. Спектральный анализ позволил выявить, что в многолетнем ходе среднемесячных за февраль и август потоков явного и скрытого тепла отмечаются колебания с периодичностью главным образом 4-5 лет в феврале и 2-4 года в августе. Наибольший вклад в изменчивость атмосферного давления на уровне моря в Баренцевом море вносят колебания с периодом 2-3 года. 8. На основе данных сопоставления моделей климата проекта PMIP3 и натурных данных изотопного состава повторно-жильных льдов совместно выполнена верификация реконструкции температуры холодного периода в период позднеплейстоценового максимума оледенения на севере криолитозоны России (21 тыс.л.назад). 9. По данным метеорологической сети Москвы и Московского региона за 2018÷2020 гг. показано, что функции распределения интенсивности «острова тепла» близки к нормальному закону только летом и весной; зимой и осенью им присуща заметная положительная асимметрия. 10. Период жёстких карантинных ограничений во время пандемии коронавирусной инфекции весной и в начале лета 2020 г. привёл к резкому и статистически достоверному ослаблению «острова тепла» Москвы. 11. Завершены работы по анализу климатических характеристик опасного явления грозы в Москве по многолетним данным Метеорологической обсерватории МГУ с 1954 года, а также проведено сравнение с грозами в Индии. 12. Показано, что с моментом окончательного разрушения утренней приподнятой инверсии связано ускорение роста содержания O3 и скачкообразное уменьшение уровней NO2. Напротив, в условиях долгоживущих приподнятых инверсий оседания, существующих обычно осенью и зимой на больших высотах, не выявлено достоверных изменений в приземном содержании малых газов. 13. Проведены эксперименты по моделированию ветровых условий внутри городской застройки на юго-западе Московского мегаполиса с помощью модельного комплекса Envi-Met с разрешением 5х5 метров. По итогам работы был создан и успешно визуализирован прообраз системы ветровой безопасности Москвы (для кампуса МГУ), основанной на изучении статистики усилений ветра при обтекании препятствий (здания, деревья, и другие городские объекты). 14. Показано, что освещенность земной поверхности в условиях пасмурного неба и при средних условиях облачности может различаться до 50%, а освещенность стен различной ориентации в несколько раз. В период залегания снежного покрова, при сплошной облачности нижнего яруса за счет многократного переотражения от снега и облаков отраженная составляющая освещенности увеличивается до 30% и более. 15. В XXI веке усилились тенденции уменьшения аэрозольной мутности атмосферы, роста прямой и уменьшения рассеянной радиации. Практически вдвое увеличилась скорость повышения длинноволнового и радиационного баланса, температуры поверхности почвы. 16. Выявлены особенности аэрозольного загрязнения весной 2020 года в Москве в период локдауна: получено 30-40% уменьшение массовой концентрации взвешенных частиц с диаметром менее 10мкм относительно 5-летних средних за 2015-2019 гг. для апреля и мая 2020 г. Выявлен ряд особенностей циркуляционных и погодных условий, которые повлияли дополнительно на уменьшение уровня загрязнения приземным аэрозолем в Москве. 17. . Получено, что в 2020 году главными факторами, определившими изменчивость эритемной УФ радиации являлись озон и эффективный балл облаков. В последние годы можно отметить тенденцию к уменьшению роста УФ за счет меньших отрицательных аномалий озона в Москве. 18. По данным экспериментов с модельюCOSMO-CLMс учётом и без учёта городской подстилающей поверхности были оценены пространственные распределения наиболее важных характеристик, определяющих и отражающих формирование конвективных опасных явлений – максимальные приземные скорости ветра, вертикальные скорости на нескольких уровнях, осадки (часовые и суточные суммы), а также параметр updrafthelicity (UH25) в слое 2 – 5 км. 19. Изучена временная динамика биологически активной эритемной УФ-радиации (Qery) и факторов, её определяющих, в 2018–2019 гг. на территории Государственного природного заповедника Карадагский (КНС — ПЗ РАН — филиал ФИЦ ИнБЮМ) в Крыму.На основании данных измерений Qery оценены УФ-ресурсы в разные месяцы года. 20. На основании проведенного анализа результатов пульсационных (eddycovariance) измерений и модельных расчетов потоков парниковых газов на сплошной вырубке было показано, что по сравнению с нарушенным древостоем несмотря на оптимальные условия почвенного увлажнения она характеризуется более низкими значениями эвапотранспирации, валовой первичной продукции и экосистемного дыхания на протяжении вегетационного периода. 21. Разработанная ранее и модифицированная трехмерная гидродинамическая модель, применена для расчета вертикальных и горизонтальных турбулентных и адвективныхпотоков углекислого газа между поверхностью и атмосферой для верхового болота “Старосельский мох” (Тверская область).Результаты моделирования продемонстрировали существенную неоднородность потоков, обусловленную мозаичной структурой растительности, особенно сильную вблизи границ растительных сообществ. 22. Расширен объём данных, доступных онлайн на репозитории figshare.com (добавлены приземные потоки явного и скрытого тепла, прямой, рассеянной и суммарной радиации, излучения атмосферы и общего радиационного баланса; увеличен период (1980 – 2008, 2010 – 2016) (https://figshare.com/account/home#/collections/5186714). 23. Показано, что причиной повышенной лавинной опасности зимних сезонов на Северном Кавказе являются не сезонная аномалия осадков по региону, а продолжительная отрицательная аномалия температуры воздуха. Длительные холодные периоды является причиной аномально высокого снегонакопления даже при сезонных суммах осадков, близких к норме. 24. На основе данных реанализов и численного моделирования выполнена предварительная оценка связи водности облаков с выпадающими осадками, которая использована в созданной ранее простой схеме параметризации орографического добавка осадков в горных районах. Показано, что доля осадков, выпадающих из облака, на среднемесячных масштабах линейно зависит от температуры, и меняется от 25-30 % при температуре воздуха на уровне конденсации более 10 °С до 75-80% при температуре ниже -20 °С. 25. С целью более подробного изучения условий формирования ледяного шторма в Приморье были проведены численные эксперименты с использованием мезомасштабной атмосферной модели WRF-ARW, которые позволили представить основные синоптические механизмы выпадения замерзающего дождя в виде наглядных схем. 26. В городе Надым проведены первые измерения влияния города на содержание частиц РМ10 и РМ2.5 в приземном слое воздуха. Также с помощью модели WRF-ARW проведены первые эксперименты по моделированию мощности и частоты приземных инверсий для Салехарда и Норильска.
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Погодные и климатические процессы различных пространственно-временных масштабов в условиях антропогенного воздействия (ГЗ)
Результаты этапа: Основные результаты работы за 2022 год: 1. На основании камерных измерений на лесных участках карбоновых полигонов в Краснодарском крае и Чеченской республике и расчетов с помощью гидродинамической модели получено, что почвы в исследуемых лесных экосистемах в летние месяцы служат устойчивым источником СО2, изменяясь от 0.8 до 6.5 мкмоль СО2/(м2 с), и преобладающим стоком СН4 из атмосферы, изменяясь от 0.5 до 0.55 нмоль СН4/(м2 с). Определяющими факторами изменения скорости почвенной эмиссии СО2 и поглощения CН4 в летний период служат температура и влажность верхних почвенных горизонтов, а также запасы органического углерода в почвенном профиле. 2.Выполненаоценка качества сезонных прогнозов колебаний Маддена-Джулиана (MJO) моделью ИВМ РАНна основании сравнения прогнозов по модели с результатами реанализа NCEP/NCAR за 35-ти летний период (1980-2014 гг.) для 2-х временных промежутков: зимний период (с 01.11.1980 по 31.03.2014) и летний период (с 01.05.1980 по 30.09.2014). 3. Рассчитан вклад составляющих бюджета тепла в формирование положительных аномалий ТПО с учетом разделения Эль-Ниньо на два типа по данным моделей CMIP5. На основании сравнения с данными реанализавыбраны модели, лучше всего воспроизводящие бюджет тепла верхнего перемешанного слоя. Они будут использованы в дальнейшем для анализа изменений в будущем климате (сценарий RCP8.5). 3. Обобщены материалы, позволяющие развить теорию изменений климата в плейстоцене. Диагностированы синоптические ситуации, при которых наблюдаются экстремальные осадки в Арктике. 4. Продолжено развитие подхода к математическому описанию индивидуальных вихревых систем. На примере субтропического антициклона оценены основные факторы, управляющие его эволюцией. 5. Установлено, что созданный на кафедре арктический ретроспективный прогноз COSMO-CLM в случаях образования полярных мезомасштабных циклонов позволяет существенно детализировать пространственные особенности полей турбулентного теплообмена между поверхностью морей и атмосферой по сравнению с данными реанализа ERA-Interim, где разрешение сетки 0.125 градусов по широте и долготе. 6. Показано, что созданный арктический реанализ COSMO-CLM реалистично воспроизводит наиболее высокие значения потоков явного и скрытого тепла в ПМЦ в областях сильных северных ветров в западных частях ПМЦ. 7. Расчет многолетней изменчивости среднемесячных сумм потоков турбулентного тепла показал, что наибольшая изменчивость характерна для холодного сезона, при этом ее значения, особенно потока скрытого тепла, в Баренцевом море в несколько раз больше, чем в Карском. 8. Завершён анализ многолетних изменений интенсивности «поверхностного острова тепла» по данным всего архива снимков спутников Terra и Aqua, начиная с 2000 года. Получен предварительный вывод о замедлении роста и стабилизации значений интенсивности «поверхностного острова тепла» в последнее десятилетие, что согласуется с аналогичным выводом касательно «острова тепла» в приземном слое воздуха. 9. В разрабатываемом программном обеспечении для радиационного комплекса RAD-MSU(BSRN) в МО МГУ реализована визуализация измерений, расчеты радиационных потоков, а также критериев качества измерений. Анализ данных радиационного комплекса за 2021 г. выявил более тесные связи между продолжительностью солнечного сияния и суммарной коротковолновой радиацией по сравнению с УФ-радиацией. Показано также, что в сентябре 2021 г. в некоторые дни в Москве отмечались нетипично высокие уровни эритемной УФ-радиации, опасные для здоровья. На основании данных измерений и модели реконструкции УФ радиации показано, что в последние годы изменения биологически активной УФ радиации в равной степени связаны с уменьшением общего содержания озона и уменьшением эффективного балла облачности (вклад каждого параметра составляет около 3%). 10. Проанализированы экстремумы и основные тенденции в многолетней изменчивости радиационных параметров атмосферы по сезонам и в целом за год. Оценка относительной величины тренда для средних годовых значений за 65-летний период наблюдений МО МГУ показала: увеличение на 8% и 7% общей и нижней облачности; уменьшение на 50% аэрозольной оптической толщины атмосферы; увеличение на 15% влагосодержания атмосферы; уменьшение на 1% суммарной и на 11% отраженной солнечной радиации; рост продолжительности солнечного сияния на 7%. Сократился период со снежным покровом на 17% , бесснежные октябрь, ноябрь стали для Москвы нормой. 11. Осуществлено дальнейшее усовершенствование трехмерной гидродинамической модели для расчета вертикальных и горизонтальных потоков парниковых газов между неоднородной подстилающей поверхностью и атмосферой (модифицированы граничные условия для давления на свободных границах). 12. В разработанную 3-х мерную гидродинамическую модель добавлен химический блок, учитывающий реакции, в которые вступают окислы азота NOxи озон. Это позволило на основе системы уравнений диффузии-реакции-адвекции рассчитывать распространение NOи NO2от наземных источников (почва, автотрассы) в приземном слое атмосферы в областях с мозаичной растительностью, а также при наличии непроницаемых препятствий (зданий). 13. Выполнена оценка метеорологических условия и причин крупных селей на Черноморском побережье Кавказа (ЧПК). Показано, что причиной 80 % селей являются сильные ливни, причем типичные пороговые значения, составляющие 30 мм (опасное явление погоды) и 55 мм (особо опасное явление погоды) по окрестным метеостанциям являются разумной величиной. 14. Проведен анализ изменений повторяемости условий холодового стресса в Казахстане за последние десятилетия. Выявлено, что наиболее подверженным холодовому стрессу в Казахстане является Петропавловск. 15.Проведена оценка качества прогнозов загрязнения в республике Казахстан по модели SILAM. Выявлено, что прогнозирование концентраций монооксида углерода и оксида серы является наилучшим, а прогноз концентраций оксида азота наихудшим. Причиной ошибок прогноза являются пространственное разрешение модели (модель SILAM дает прогноз концентраций ЗВ, осредненный по ячейке сетки со стороной 14 км), а также устаревшие или недостоверные базы данных о количестве выбросов предприятий. В целом использование модели SILAM для прогноза ЗВ в Казахстане является перспективным, однако необходимо учитывать существенное занижение прогнозируемых концентраций по модели. 16. Создана технологическая модельная цепочка (WRF+BEM - ENVImet), позволяющая комплексно исследовать поля метеорологических переменных в Москве на мезомасштабе с использованием различных начальных данных. Впервые в России было произведено мезомасштабное моделирование крупного мегаполиса с использованием современной многоуровневой параметризации городской подстилающей поверхности ВЕМ, учитывающей потоки тепла внутри зданий и антропогенные потоки тепла. 17. В рамках работ по применению детализированного модельного архива Russian Arctic COSMO-CLM hindcast(https://figshare.com/account/home#/collections/5186714) проводилась дальнейшая оценка качества воспроизведения им характеристик приземных экстремальных скоростей ветра и температур, а также полярных мезоциклонов. 18. По результатам сравнения модельных данных со спутниковыми снимками SAR методом Fraction SkillScore(FSS) удалось установить, что модельный архив COSMO-CLM успешно справляется с воспроизведением тех ситуаций, для которых его разрешения достаточно, а также во многих случаях улавливает общую, но не детальную структуру явлений меньшего масштаба. 19. Была создана и размещена в свободном доступе не имеющая аналогов база данных о термических ощущениях людей за 40 лет для территории Северной Евразии «North EurasianThermal Comfort IndicesDataset (NETCID): New Gridded Database fortheBiometeorological Studies». 20. Развита стохастическая модель динамики Каспийского моря на основе уравнения Фоккера-Планка, с оценкой параметров на основе архива моделей CMIP6. 21. Выявлены основные механизмы образования ледяных наростов для территории Крайнего Севера России. Численные эксперименты с моделью WRF-ARW оказались успешными и воспроизвели основные признаки аккреции инея. Результаты показывают, что модель успешно воспроизвела время начала обледенения и распределение интенсивности обледенения на протяжении всего численного эксперимента.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Погодные и климатические процессы различных пространственно-временных масштабов в условиях антропогенного воздействия (ГЗ)
Результаты этапа: 1.Выполнено обобщение материалов для развития теории изменений климата в плиоцене-плейстоцене и голоцене, в том числе проведены новые расчеты изменений инсоляции для разных временных срезов последних 20 тысяч лет; развиты теоретические модели временной изменчивости в масштабе флуктуаций от 1 года до 1 000 000 лет, основанные на законе «-5/3» Колмогорова и «-2» Хассельмана. 2. Была исследована термодинамическая структура отклика тропосферы и стратосферы умеренных и полярных широт Северного и Южного полушарий на два типа Эль-Ниньо. Выявлено, что различия в циркуляционном отклике на ВТ и ЦТ Эль-Ниньо аналогичны в умеренных и полярных широтах, при этом отклик на ВТ Эль-Ниньо и Ла-Ниньяпрактически противоположен. В стратосфере и тропосфере можно выделить два типа отклика, характерных для Азиатско-Тихоокеанско-Американского и Атлантико-Европейского сектора. 3. С помощь индекса RMM оценена способность различных версий модели ИВМ воспроизводить характеристики Колебания Маддена-Джулиана (КМД). Показано, что все версии модели корректно воспроизводят восточное распространение КМД и усиление амплитуды колебаний зимой Северного полушария, однако версии модели INM-CM5-0 и INM-CM6-L существенно недооценивают амплитуду индекса RMM. 3. Для развития теории индивидуальных вихрей использована математическая теория параметризации неучитываемых (подсеточных) масштабов для квадратичной нелинейности MTV (Majda et al). Основой теории служит значение завихренности, поскольку использование спиральности в качестве характеристики вихревой динамики оказалось неэффективным. 4. Рассмотрена межгодовая динамика субтропических антициклонов и оценена их интенсивности и локализации поля завихренности за период 1980-2021гг. Показано, что наиболее стабильными антициклонами на межгодовом масштабе являются Гавайский и Азорский, самым изменчивым – Южно-Тихоокеанский. Самые большие значения относительной завихренности характерны для Южно-Атлантического и Маскаренского антициклонов. 5. Изучение синоптических аспектов формирования экстремумов скорости ветра в полярных регионах по данным наблюдений, реанализа и моделирования на примере Норвежского, Баренцева и Карского морей и влияние на них полярных мезомасштабных циклонов показало, что в большей части случаев максимальные скорости формируются в рамках крупномасштабного циклона и они больше, чем экстремумы скорости ветра, связанные с полярным мезомасштабным циклоном. Лишь в отдельных ситуациях особенно высокая скорость связана с мезомасштабным циклоном. 6. Арктическое усиление рассмотрено с позиций изменения турбулентного теплообмена на фон интенсивного потепления Арктики. Выявлено, что наибольшая пространственная и временная изменчивость потоков наблюдаются в южном и юго-западном секторах Баренцева моря. Продемонстрировано, что зимние значения пространственной изменчивости потоков тепла превышают летние в 2 – 5 раз, а годовые суммы потоков тепла в Баренцевом море в 3 – 5 раз больше, чем в Карском. 7. Исследовано пространственное распределение наблюдений атмосферных явлений, приводящих к образованию гололедно-изморозевых отложений на побережье Карского моря. Показано, что на территории наиболее часто повторяющимися гололедно-изморозевыми отложениями, является кристаллическая изморозь. В среднем по всем станциям ее повторяемость составляет около 70%. На втором месте – отложения мокрого снега (около 20%). Оставшиеся 10% отложений образуются в виде гололеда и зернистой изморози. В холодное время года, с ноября по март, подавляющее количество наблюдаемых на метеорологических станциях гололедно-изморозевых отложений образуется в виде кристаллической изморози. В переходные сезоны наиболее часто выпадет мокрый снег. Гололед и зернистая изморозь образуются довольно редко в течение всего года. 8. В 2023 году с помощью модельных инструментов WRF + Envi-Met проведены исследования волн жары 2010 и 2021 года. Показано, что для волн жары 2021 года не обнаруживаются географические предикторы пространственной неоднородности термического режима Московского мегаполиса. Проведенные вычислительные эксперименты для Nature Based Solutions – «зеденых» и «белых» крыш для Москвы в течение летних волн жары показывают заметное влияние ландшафтных преобразований на термический режим мегаполиса. 9. В 2023 году были продолжены исследования явления «острова тепла» применительно к Москве и к малым населённым пунктам Московского региона. Был проведён цикл экспериментов по прямым измерениям температуры воздуха (микроклиматическим съёмкам) в разных точках г. Вереи, дер. Афанасова и Бяконтова и в их окрестностях для исследований малых «островов тепла». 10. Проанализированы уровни естественной освещенности в зависимости от балла и формы облаков, получены эмпирические зависимости естественной освещенности при сплошном покрове облаков различных ярусов и форм. На основании модельных расчетов методом Монте-Карло сделаны теоретические оценки изменения освещенности земной поверхности для сплошной облачности различной оптической толщины. 11. Получены статистически достоверные сведения о многолетней (1955-2022 гг.) динамике радиационных параметров атмосферы. Оценены особенности радиационного режима в XXI веке. Предложены критерии подбора энергосберегающего остекления с учетом солнечной радиации, поступающей на фасады зданий. Показано, что актуальным является расчет солнечной радиации в ясные дни при оценке влияние окружающей застройки на поступление прямой, рассеянной и отраженной солнечной радиации. 12. Проведены работы по усовершенствованию программного обеспечения для радиационного комплекса RAD-MSU(BSRN), предназначенного для приема данных измерений, их визуализации и обработки. Создан архив измерений радиационного комплекса RAD-MSU(BSRN), который включает минутные и часовые значения радиационных потоков. 13. Проведен детальный анализ радиационного режима в Москве с использованием радиационного комплекса RAD-MSU(BSRN), по данным 2022 года выполнены сравнения измеряемых потоков со стандартными радиационными измерениями в МО МГУ, принятыми на сети Росгидромета, которые показали сходимость стандартных измерений компонент коротковолнового баланса и измерений радиационного комплекса RAD-MSU(BSRN) с учетом погрешностей измерений приборов. 14. Получено, что за счет вариаций аэрозольной оптической толщины потери суммарной радиации варьируются от 37 до 186 Вт/м2 (или около 18-22%) на разных высотах Солнца при значительном снижении прямого излучения и увеличении рассеянного излучения из-за многократного рассеяния. Выявлено, что высокое альбедо снежной поверхности, меньшее содержание аэрозоля и водяного пара в зимний период приводит к росту суммарной радиации примерно на 45 Вт/м2 (или на 9%) при высоте Солнца 30 градусов. В то же время коротковолновый радиационный баланс значительно снижается из-за преобладающего влияния высокой отражательной способности снега. Определена нелинейная зависимость облачного пропускания для суммарной радиации и коротковолнового баланса от продолжительности солнечного сияния. 15. Оценены месячные аномалии эритемной радиации, которые выявили положительные значения в летний период года (+17%, +13%, +18% в июне, июле, августе, соответственно, относительно средних многолетних значений за период 1999-2019 гг.). Наибольшая положительная аномалия эритемной радиации в августе связывается с высокой продолжительностью солнечного сияния, которая также отразилась в значениях других коротковолновых радиационных потоков. 16. Анализ данных измерений эритемной радиации и длинноволновой УФ радиации в области А (315-400 нм) после проведения коррекций на однородность рядов показал, что в летний период солнечная радиация в обоих спектральных диапазонах была выше месячных норм на 10-18% за счет меньшего балла облаков, в то время, как в зимние месяцы, наоборот, отмечались пониженные значения УФР, особенно для эритемной радиации (-9–29%). Длинноволновая УФ радиация ближе к норме в зимний период года. Отмечается синхронность между отклонениями эритемной радиации и УФ радиации области А с коэффициентом корреляции выше 0.9. 17. Выявлено значительное влияние Москвы на экстремальные осадки и максимальную приземную скорость ветра, а также на поля вертикальной скорости и спиральность восходящего потока в слое 2–5 км (UH25), благоприятствующее более высокой частоте и интенсивности конвективных опасных явлений погоды (КОЯП). Значимый эффект был получен для средних суточных сумм осадков, количества дней с осадками >1 мм, повторяемости экстремальных осадков (R20mm, R30mm и более), индексов R95TOT, R99TOT с максимумом над городом и шлейфом на его подветренной стороне (северо-восток). Наиболее яркое увеличение, более 100%, отмечено для повторяемости суточных сумм осадков >30 и 40 мм в пределах города, наиболее плотной застройки. 18. Структура влияния города (разности “URB–noURB”) имеет максимумы над центром города, в том числе для случаев интенсивных осадков (>20 мм/сут.), демонстрируя роль вертикального переноса в формировании интенсивных осадков, в том числе при формировании и развитии КОЯП. Влияние города на максимумы UH25 имеет схожую пространственную структуру с максимумом над центром города и шлейфом на северо-восток. Значимое превышение повторяемости UH25 выше различных порогов также отмечается в экспериментах URB над экспериментами noURB. 19. Проведена оценка влияния экстремальных погодных явлений (значительных положительных и отрицательных аномалий температуры воздуха и осадков) на потоки диоксида углерода (СО2) в лесных экосистемах внетропических широт в Северном полушарии. Показано, что различия в отклике потоков СО2 на аномалии температур и осадков обусловлены, главным образом, типом лесной экосистемы, ее географическим положением, региональными климатическими условиями, видовым составом и фенологией растительности. Экстремально высокая температура воздуха в любое время года преимущественно приводит к усилению эмиссии СО2 в атмосферу во всех исследуемых типах лесов, при этом наибольший отклик отмечается в хвойных лесах. 20. Результаты измерений потоков СО2 и СН4 методом экспозиционных камер показали хорошее согласование результатов с измерениями потоков методом турбулентных пульсаций. Потоки СН4, N2O и NH3 значительно варьировали по времени и в пространстве от отрицательных к положительным значениям, определяясь преимущественно температурой и влажностью почвы. 21. Параметризация орографической составляющей осадков, разработанная на кафедре метеорологии и климатологии Географического факультета МГУ, относится к «моделям наветренного склона», и основана на вычислении скорости конденсации водяного пара по данным реанализа ERA5. Данная схема представляет собой комбинацию уравнения Клаузиуса-Клапейрона с упрощённым уравнением притока тепла для случая адиабатического охлаждения воздушной частицы, вынужденно поднимающейся вдоль горного склона. 22. Выполнены оценки качества предложенной модели на основе сравнения с данными сетевых метеостанций по территории Северного Кавказа и Алтая. Выполнены расчеты орографического добавка осадков за период 1980 – 2020 гг. с суточным разрешением. Результаты сравнения с горными метеостанциями (Шаджатмаз, Терскол, Клухорский перевал) показали удовлетворительные результаты работы предложенной модели на месячных и сезонных масштабах: коэффициент детерминации для зимнего сезона составляет 0.6 – 0.7, для летнего сезона 0.35 – 0.5. Таким образом, предложенная модель может быть использована для оценок сезонного снегонакопления на горных склонах и на ледниках Кавказа, а в перспективе использоваться в качестве процедуры уточнения осадков в горных районах в рамках Моделей Земной Системы. 23. Проведена оценка трендов приземных скоростей ветра в Российской Арктике по модельному архиву COSMO-CLM Russian Arctic hindcast (1980–2016 гг.) с шагом сетки ~12 км, покрывающему атлантические моря Российской Арктики и прилегающую акваторию Северной Атлантики (https://figshare.com/account/home#/collections/5186714). 24. Составлен сводный календарь полярных мезоциклонов (ПМЦ), попадающих внутрь модельной области COSMO-CLM Russian Arctic hindcast (436 случаев), послуживший основой для проверки разработанного алгоритма трекинга. Алгоритм подбора кандидатов для трекинга ПМЦ позволяет определять положение центров ПМЦ на основе модельных данных о локальных минимумах давления и максимумах относительной завихренности с различной степенью фильтрации. В результате реализации алгоритма трекинга была создана база данных, содержащая информацию о кандидатах ПМЦ, в том числе: их координаты, значения минимума давления и максимума завихренности, расстояния между кандидатами и координатами по различным календарям, между минимумом давления и максимумом завихренности, значения циркуляции и индексы присутствия кандидатов в фильтрованных полях. 25. Были проведены серии модельных экспериментов COSMO-CLM по воспроизведению случаев интенсивных осадков в Московском регионе 29–31 мая 2020 г. и 28–29 июня 2021 г. Эксперименты проводились по схеме «вложенных сеток», базовая расчетная область имела шаг сетки 0,027º (~3 км, 500*500 узлов), вложенная – с шагом сетки 0,009º (~1 км, 200*200 узлов) с различной заблаговременностью и продолжительностью (4 и 6 дней). 26. Проведена оценка способности различных версий климатической модели Института вычислительной математики РАН воспроизводить явление Эль-Ниньо в исторических прогнозах за период 1850-2014гг. Осуществлено сравнение результатов, полученных по моделям INM-CM5-0, INM-CM6-L (версии 2022 и 2023 гг.) и модели INM-CM6-M (по данным исторического эксперимента) с данными реанализа (HadISST), а также результатами моделей CMIP6. По картам распределения EOF1 и EOF2 выделены границы «модельных» районов Nino3 (максимум EOF1) и Nino4 (максимум EOF2). Показано, что модель INM-CM6-M практически точно воспроизводит локализацию региона ВТ Эль-Ниньо, и гораздо лучше воспроизводит локализацию региона ЦТ Эль-Ниньо по сравнению с предыдущими версиями модели.
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Погодные и климатические процессы различных пространственно-временных масштабов в условиях антропогенного воздействия (ГЗ)
Результаты этапа:
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Погодные и климатические процессы различных пространственно-временных масштабов в условиях антропогенного воздействия (ГЗ)
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".

Прикрепленные файлы

№ Имя Описание Имя файла Размер Добавлен
1. отчет за 2023 год meteo_report_gost_2023.pdf 1,4 МБ 17 января 2024 [Sokolikhina]