Тренды уходящего длинноволнового излучения по данным спутникового комплекса AIRS/AMSU и региональной климатической модели: 2003-2015 гг.

Уходящее длинноволновое излучение (УДИ) является одним из ключевых составляющих радиационного балланса Земли и отражает климатические изменения как на региональном, так и на глобальном уровнях. По данным доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата 2013 г. (IPCC, 2013) наибольшее влияние на интенсивность УДИ оказывают такие факторы как изменение температуры подстилающей поверхности, вариации атмосферных профилей температуры и влажности, свойства облаков, концентрация парниковых газов и аэрозолей. В настоящее время единственным способом определения этих характеристик атмосферы, позволяющим восстанавливать значение интенсивности УДИ на верхней границе атмосферы, являются данные спутниковых приборов. Так, например, гиперспектральный комплекс AIRS/AMSU на борту спутника Aqua позволяет получать значения интенсивности УДИ с относительной погрешностью порядка 1%. Использование показаний входящих в состав комплекса микроволновых радиометров AMSU дает возможность восстанавливать профили температуры и влажности атмосферы даже при почти 80% закрытии зоны облаками.

По мнению авторов другим эффективным инструментом при исследовании характера современных и возможных будущих локальных изменений УДИ могут выступать региональные климатические модели, которые показали свою эффективность при изучении климата отдельно рассматриваемых регионов в условиях глобального потепления. Идея моделирования климата ограниченных территорий, впервые высказаная в 1989 году, заключается в интегрировании уравнений динамики атмосферы в совокупности с уравнениями радиационного балланса и с учетом процессов протекающих в почве в пределах рассматриваемой области в течение достаточно длительного времени при непрерывном задании боковых граничных условий, основанных на внешних данных анализа (реанализа) или данных глобальной модели.

Целью данного доклада является исследование годового хода, межгодовой изменчивости и пространственного распределения трендов УДИ в регионе Западной Сибири на основании данных спутникового комплекса AIRS/AMSU-Aqua и региональной климатической модели RegCM4 для периода 2003-2015 гг. Выбор этой модели обусловлен успешным ее применением при моделировании основных климатических характеристик региона, а также открытого кода, детального описания баз данных, функций подсистем и форматах данных.

В докладе даются оценки средних скоростей изменения (трендов) УДИ в условиях безоблачной атмосферы, полученных по данным спутникового комплекса AIRS/AMSU-Aqua и региональной климатической модели RegCM4 для региона Западной Сибири. Начальные и граничные условия для моделирования задавались по данным реанализа ERA-Interim. Для устранения эффекта сезонных колебаний потока УДИ значения каждого месяца корректировались на среднюю за весь 13-й период величину для этого месяца. Полученные оценки по данным зондирующего комплекса лежат в пределах от -0.25 до 0.80 Вт/м2. Совместный анализ пространственных распределений показал, что при выбранной конфигурации модели результаты моделирования хорошо соотносятся с данными спутникового комплекса в зоне с координатами 50º-60º с.ш., 60º-90º в.д., где скорости изменения УДИ отрицательны. Это позволяет сделать вывод о применимости региональной климатической модели к исследовнию изменений УДИ в Сибирском регионе.

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки РФ (государственное задание на проведение фундаментальных и прикладных научных исследований, выполняемых в Алтайском государственном университете).