В. Бровкин МОДЕЛИРОВАНИЕ КЛИМАТА И УГЛЕРОДНОГО ЦИКЛА ЗА ПОСЛЕДНИЕ 20000 ЛЕТ

Описание: 36-е заседание 9 декабря 2020 года,
представлен доклад:

В. Бровкин, Т. Кляйнен, А. Даллмейер, Т. Риддик, В. Гайлер, У. Миколаевич, Т. Ильина, М. Клауссен

Институт метеорологии Общества Макса Планка, Гамбург, ФРГ

МОДЕЛИРОВАНИЕ КЛИМАТА И УГЛЕРОДНОГО ЦИКЛА ЗА ПОСЛЕДНИЕ 20000 ЛЕТ


В четвертичный период (последние 2,5 миллиона лет) Земля пережила около 50 ледниковых периодов. Амплитуда изменений климата и окружающей среды была огромной. На пике ледниковых стадий глобальная температура упала на 3-5 градусов по Цельсию, уровень моря снизился на 130 метров, а концентрация СО2 в атмосфере была ниже примерно на 100 частей на миллион. Самые холодные ледниковые фазы внезапно заканчивались, и система Земли возвращалась к межледниковым условиям Есть много фундаментальных свойств динамики климатической системы во время ледниковых периодов, которые важны для будущего климата.
Проект PalMod (Paleo Modeling), финансируемый Министерством образования и исследований Германии (BMBF), направлен на устранение давних научных пробелов в нашем понимании динамики и изменчивости климатической системы и углеродного цикла в течение последних ледниковых циклов. Почему последние ледниковые циклы имеют одинаковую периодичность, почему ледяные щиты медленно растут, а быстро исчезают? Почему концентрации CO2 и CH4 в атмосфере меняются синхронно с
изменением климата? Что движет климатической изменчивостью в масштабе тысячелетия в холодных фазах? Целью проекта является моделирование климата и биогеохимии Земли в течение последнего ледникового цикла с всеобъемлющей моделью системы Земли (MPI-ESM, AWI-ESM и CESM). В Институте метеорологии Общества Макса Планка мы используем нашу флагманскую модель системы Земли MPI-ESM1.2. Модель атмосферы ECHAM6.3 напрямую связана с моделью суши JSBACH3.2 посредством поверхностного обмена
водой, энергией, импульсом и парниковыми газами. JSBACH включает модель динамической растительности, а распределение и плотность лесов и трав изменяются в ответ на изменения климата и CO2. Модель водно-болотных угодий имитирует выбросы CH4 в северных и тропических районах. Атмосфера соединена через OASIS3
с динамической моделью океана и морского льда MPIOM1.6, которая включает модель биогеохимии океана HAMOCC6. Для моделирования ледяных щитов в Северном полушарии мы используем модель PISM, а модель твердой Земли VILMA имитирует
ледниково-изостатическое регулирование. Интерактивная модель гидрологического стока имитирует изменения речного стока в ответ на изменения орографии, в том числе водотоки на открытых арктических и тропических шельфах. На суперкомпьютере
Mistral Немецкого климатического вычислительного центра (DKRZ) модель в разрешении T31 моделирует несколько сотен лет в день.
В текущей, 2-й фазе PalMod, мы в первую очередь сосредотачиваемся на моделировании последней дегляциации. Интерактивная динамика поверхности суши, океана и атмосферной циркуляции определяется реконструированными ледяными щитами и парниковыми газами за последние 23,000 лет. Сброс пресной воды в результате таяния и разрушения ледяных щитов приводит к остановке AMOC и
значительному похолоданию северного полушария на несколько тысяч лет. В свою очередь, восстановление AMOC приводит к резкому потеплению и широкому распространению растительности на территориях, освобожденных от ледяных щитов.
Модель имитирует смещение северных бореальных лесов и более влажную и зеленую Северную Африку в раннем голоцене (примерно 8000–6000 лет назад) в соответствии с имеющимися данными. Мы также выполнили расчеты по сценариям CMIP6, продленными на несколько тысяч лет в будущем, с фокусом на интерактивный цикл
CH4. Следующий этап проекта будет включать в себя интерактивные ледяные щиты во время дегляциации, а также моделирование образования ледников около 110-120 тысяч лет назад.

Сайт PalMod: www.palmod.de