Глобальные энергетические и водные биржи
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с GEWEX )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Проект « Глобальный обмен энергией и водой » (сокращенно GEWEX , ранее называвшийся « Эксперимент по глобальному энергетическому и водному циклу с 1990 по 2012 год » [1] ) является международным исследовательским проектом и основным проектом Всемирной программы исследований климата (ВПИК).

В круговороте воды количество солнечной радиации, достигающей земли, влияет на то, сколько воды испаряется из океанов и как долго она удерживается на суше.

Вначале проект предназначался для наблюдения, понимания и моделирования круговорота воды на Земле . Эксперимент также наблюдает, сколько энергии получает Земля , и изучает, какая часть этой энергии достигает поверхности Земли и как эта энергия преобразуется. Энергия солнечного света испаряет воду, образуя облака и дождь , и высыхает после дождя. Дождь, выпадающий на землю, становится водным балансом, который люди могут использовать для сельскохозяйственных и других процессов.

GEWEX -- это совместная работа исследователей со всего мира , направленная на поиск более эффективных способов изучения круговорота воды и того , как он преобразует энергию в атмосфере . [2] Если бы климат Земли был одинаковым из года в год, то люди могли бы предсказать, когда, где и какие культуры сажать. Однако нестабильность, создаваемая солнечными вариациями, погодными тенденциями и хаотическими явлениями, создает погоду, непредсказуемую в сезонных масштабах. Через погодные условия, такие как засухи и обильные осадки, эти циклы влияют на экосистемы и деятельность человека. GEWEX предназначен для сбора гораздо большего объема данных и проверки того, могут ли более совершенные модели этих данных прогнозировать погоду и изменение климата в будущем.

Структуры проекта

GEWEX состоит из нескольких структур. Поскольку GEWEX был задуман, проекты были организованы участвующими фракциями, эта задача теперь выполняется Международным проектным офисом GEWEX (IGPO). IGPO наблюдает за крупными инициативами и координирует национальные проекты, чтобы наладить общение между исследователями. [3] IGPO утверждает, что поддерживает обмен информацией между 2000 учеными и является инструментом для публикации основных отчетов. [4]

Научная руководящая группа организует проекты и распределяет их по группам , которые наблюдают за ходом выполнения и проводят критику. Проект скоординированных наблюдений за круговоротом энергии и воды (CEOP), «Гидрологический проект», является основным инструментом GEWEX. [5] Эта панель включает в себя области географических исследований, таких как Программа прогнозирования климата для Северной и Южной Америки , управляемая NOAA , [6] , но также исследует несколько типов климатических зон (например, высокогорная и полузасушливая). [5]Другая группа, Группа по радиации GEWEX, контролирует скоординированное использование спутников и наземных наблюдений для более точной оценки потоков энергии и воды. Один из недавних результатов Группа GEWEX по радиации оценила данные об осадках за последние 25 лет и определила, что глобальное количество осадков составляет 2,61 мм/день с небольшой статистической вариацией. Хотя период исследования короткий, после 25 лет измерений начинают проявляться региональные тенденции. [7] Группа GEWEX по моделированию и прогнозированию использует текущие модели и анализирует модели, когда происходят явления воздействия на климат (глобальное потепление в качестве примера события «воздействия на климат»). В настоящее время GEWEX является основным проектом ВПИК. [2]

Цели и дизайн

Чтобы определить энергетический баланс и поток, ученым необходимо знать количество радиации, достигающей Земли.

Прогнозирование изменения погоды требует точных данных, которые собираются в течение многих лет, и применения моделей . GEWEX был задуман как ответ на потребность в наблюдениях радиационного баланса Земли и облаков. Многие ранее существовавшие методы ограничивались наблюдениями, проводимыми с суши и населенных пунктов. [8] При этом не учитывалось большое количество погодных явлений, происходящих над океанами и незаселенными регионами, а ключевые данные по этим районам отсутствовали. Поскольку спутники, вращающиеся вокруг Земли, покрывают большие территории за малые промежутки времени, они могут лучше оценивать климат там, где измерения проводятся нечасто. GEWEX был инициирован Всемирной программой исследования климата .(WCRP), чтобы воспользоваться преимуществами спутников для наблюдения за окружающей средой, таких как TRMM , но теперь использует информацию с более новых спутников, а также наборы наземных инструментов, таких как BSRN . [2] Эти наземные приборы можно использовать для проверки информации, интерпретируемой со спутника. GEWEX изучает долгосрочные и региональные изменения климата с целью прогнозирования важных сезонных погодных условий и изменений климата, которые происходят в течение нескольких лет.

Радиация, влажность и аэрозоли
Солнечный свет и дождь
Земля состоит из материи, в том числе из воды, которая поглощает и излучает энергию в космос. Если бы Земля не вращалась вокруг звезды, вода замерзла бы и выпало бы мало осадков, потому что скорость испарения была бы очень низкой. Если бы Земля была лишена воды, она нагревалась бы до высоких температур днем ​​и быстрее охлаждалась бы ночью. Следовательно, вода модулирует тепловую энергию, переходя между льдом, водой и паром. При подаче тепла лед становится водой, а вода превращается в парообразный пар, поглощая тепловую энергию. При охлаждении пар конденсируется в воду, а вода замерзает в лед, выделяя тепло. Хотя это простые примеры, осадки являются результатом сложного набора процессов. Когда солнечный светпопадая в океаны, он переводит жидкую воду в состояние пара со скоростью, зависящей от температуры поверхности, влажности, ветра и давления. При уравновешивании вода достигает 100% влажности, а в течение дня температура повышается, что позволяет накапливать больше влаги в воздухе. Ночью температура падает, и вода имеет тенденцию образовывать облака, что часто приводит к наземному туману в прибрежных районах.

При 100% влажности любая потеря лучистой энергии воды приводит к тому, что пар конденсируется в воду. Циркуляция и конвекция могут поднимать влажный воздух вверх по столбу воздуха, и это часто охлаждает влажный воздух. Воздух образует капли воды даже в дневное время, образуя облака. По мере того, как плотность капель в облаках увеличивается, воздух больше не может поддерживать капли, и они падают в виде дождя . По мере высвобождения энергии в облака может втягиваться больше влажного воздуха, что способствует развитию сильных гроз. Преобладающие ветры являются фактором формирования шторма, особенно когда происходят изменения. Тропические волны, которые развиваются в западных потоках вокруг полутропической и тропической области Земли, могут образовывать горизонтальные круги над водой, создавая циклон.

Циклон, показывающий поток влажного воздуха, рассеивающего энергию в тропопаузе.

Циклон — это стереотипная система передачи энергии. Он собирает пар от теплой воды и быстро перемещает ее вверх, высвобождая энергию в пространство. Это вызывает характерные полосы дождя. Передаваемая энергия настолько велика, что вызывает катастрофические ветры, которые возмущают поверхностные воды, увеличивая выделение пара, а также увеличивают скорость, с которой влага втягивается в центр. Жара воды под бурей падает. Циклоны демонстрируют, сколько скрытой энергии хранится в Мировом океане.

Потоки, радиация и аэрозоли
Влажность для циклона можно определить как теплую воду под штормом. Когда циклон покидает теплую воду, его энергия быстро рассеивается. Менее мощные, долговременные генераторы осадков могут полагаться на влагу, приносимую теплыми водами, находящимися вдали от района наибольшего количества осадков. В тропиках энергия поступала из аккумулированного тепла океанских течений и движущихся термоклинов, которые могут обеспечивать источники далеко, как это видно в Эль-Ниньо.
Влажность почвы как фактор большого наводнения 1993 г.

Другим примером являются наводнения, обрушившиеся на Средний Запад США в 1993 году. Энергия, выбрасывающая влагу в воздух, происходила в Персидском заливе, а сильные ветры и отсутствие охлаждения в прибрежных районах позволяли влаге перемещаться на 1000 миль, пока не созрели условия для дождя. Когда шел дождь, он охлаждал воздух и рассеивал тепло, а по мере поступления новой влаги процесс продолжался. Когда вышло солнце, оно нагрело влажную землю, что вызвало еще больше дождя. [9]

Аэрозольное загрязнение над Северной Индией и Бангладеш

Аэрозоли над океаном могут вызвать недостаток тепла в середине дня, чтобы создать достаточно влажный воздух. Когда воздух достигает земли, которая может быть более теплой, конвекция и другие процессы, вызывающие дожди, могут быть неадекватными, что может вызвать засуху. Чтобы лучше видеть развитие этих событий, ученым нужны данные и модели, чтобы увидеть, какие элементы данных наиболее полезны для определения количества осадков.

Цели исследования

Исследовательский интерес GEWEX заключается в изучении потоков радиации на поверхности Земли, прогнозировании сезонных уровней гидратации почв и разработке точных моделей прогнозирования энергетических и водных балансов по всему миру. Проект ставит перед собой цель улучшить на порядок способность моделировать и, следовательно, прогнозировать модели гидратации (дождей и испарения) [2] . GEWEX связан с другими проектами ВПИК, такими как Стратосферные процессы и их роль в климате (SPARC). ) и проект «Климат и криосфера» через ВПИК. [10] [11] и таким образом делится информацией и целями с другими проектами ВПИК. Цель становится более важной с новым проектом ВПИК, Координированным наблюдением и прогнозированием системы Земли.. [12]

Сложность эксперимента

Помимо колебаний солнечной радиации, солнечный свет, который преобразуется Землей, может сильно различаться. Некоторые пришли к выводу, например, что ледниковые периоды самовоспроизводятся, как только в полярных регионах накапливается достаточно льда, чтобы отражать достаточно радиации на больших высотах, чтобы снизить глобальная средняя температура, тогда как для изменения этого состояния требуется необычно теплый период. Использование воды растениями, деятельность травоядных могут изменять альбедо в умеренном и тропическом поясах. Эти тенденции в отражении подвержены изменениям. Некоторые предлагали экстраполировать информацию до GEWEX с использованием новой информации и измерений, сделанных с помощью технологии до GEWEX. [13]Природные пожары, вулканизм и техногенные аэрозоли могут изменить количество радиации, достигающей земли. Существуют колебания океанических течений, такие как Эль-Ниньо и Североатлантическое колебание, которые изменяют части ледяной массы Земли и доступность воды на суше. Эксперимент берет выборку климата, некоторые тренды длятся миллион лет и, как показывает палеоклиматология, могут резко меняться. [14] [15] [16] Таким образом, способность использовать данные для прогнозирования изменений зависит от факторов, поддающихся измерению в течение определенного периода времени, и факторов, которые могут повлиять на глобальный климат, внезапно возникающие факторы могут заметно изменить будущее.

Дизайн

GEWEX внедряется поэтапно. Первый этап включает сбор информации, моделирование, прогнозирование и совершенствование методов наблюдения и является завершенным. На втором этапе рассматриваются несколько научных вопросов, таких как возможности прогнозирования, изменения круговорота воды на Земле и воздействие на водные ресурсы.

Первый этап (1990–2002 гг.)

Фаза I (1990–2002 гг.), Также называемая «Фазой наращивания», была разработана для определения гидрологического цикла и потоков энергии посредством глобальных измерений свойств атмосферы и поверхности. GEWEX также был разработан для моделирования глобального гидрологического цикла и его воздействия на атмосферу, океаны и поверхность суши. Процессы фазы I должны были развить способность прогнозировать изменения глобальных и региональных гидрологических процессов и водных ресурсов, а также их реакцию на изменение окружающей среды. Это также должно было способствовать развитию методов наблюдений, управления данными и систем усвоения для оперативного применения к долгосрочным прогнозам погоды, гидрологии и предсказаниям климата.

На этапе I проекты GEWEX были разделены на три пересекающихся сектора.

  1. Радиационная группа GEWEX ( GRP ) использовала спутниковое и наземное зондирование в течение длительных периодов времени для определения границ естественных вариаций и сил изменения климата.
  2. Панель моделирования и прогнозирования GEWEX ( GMPP ): смоделируйте энергетический и водный баланс Земли и определите предсказуемость. Применяйте моделирование для определения явлений, влияющих на климат, или реагируйте на события, влияющие на климат, путем анализа прогнозов.
  3. Группа GEWEX по гидрометеорологии ( GHP ) - смоделировала и предсказала изменения в явлениях водного цикла в более длительных временных масштабах (вплоть до годового) с использованием интенсивных региональных исследований для определения эффективности сбора данных и прогнозов. Эксперименты континентального масштаба (CSE) в значительной степени опирались на следующие области исследований, которые в конечном итоге легли в основу периода скоординированных расширенных наблюдений ( CEOP ):
  • Канада - район изучения бассейна реки Маккензи (MAGS) [17] - завершено
  • Соединенные Штаты - Североамериканская исследовательская область или Американский проект прогнозирования GEWEX (GAPP).
  • Бразилия - Крупномасштабный эксперимент с биосферной атмосферой в Амазонии (LBA)
  • Скандинавия - Эксперимент Балтийского моря (BALTEX)
  • Южная Африка - Проект междисциплинарного анализа африканских муссонов (AMMA)
  • Индо-Тихоокеанский регион и Азия - Азиатский муссонный эксперимент GEWEX (GAME) - завершен в 2005 г.
  • Австралия - Проект водного бюджета бассейна Мюррей-Дарлинг (MDB)
Но и:
  • Континентальный масштаб - Международный проект (GCIP)
  • Международный проект по спутниковой климатологии поверхности земли (ISLSCP)

Проекты CEOP взаимодействовали с другими проектами, не относящимися к GEWEX, такими как CLIVAR и CLiC.

Полученные результаты

Результаты этапа наращивания включают 15-25 лет исследований, измерение косвенного воздействия аэрозолей , составление коррелированного набора данных, некоторое снижение неопределенности [18] . GEWEX заявляет о следующих достижениях: набор данных за длительный период об облаках , выпадение осадков , водяной пар , поверхностная радиация и аэрозоли без указания крупных глобальных тенденций, но с доказательствами региональной изменчивости, моделями, показывающими увеличение количества осадков, и показывающие важность региональных факторов, таких как сохранение воды и почвы в региональном изменении климата. Фаза I также утверждает, что выпустила более 200 публикаций и 15 обзорных статей.

Водосборный бассейн Миссисипи был частью международных проектов GEWEX континентального масштаба и, в результате, был удобно расположен для анализа Великого наводнения 1993 года ( водосборы рек Миссисипи и Ред-Ривер ). Координация между наземными наблюдениями и спутниковой информацией позволила провести более тщательный анализ событий, приведших к наводнению. Исследователи из Центра исследований океана, суши и атмосферы (COLA) обнаружили, что влажность почвы вверх по течению и многократное увеличение потока влажного воздуха из Мексиканского заливав затопленные районы был основным фактором чрезмерного количества осадков. Глобальное исследование системы земля/атмосфера (GLASS) дало исследователям GEWEX возможность наблюдать за влажностью почвы на большей части поверхности мира, сопоставляя наблюдения на земле с информацией, полученной со спутников. Хотя возможность показать причину важна, различные условия (влажность почвы, глобальные закономерности), которые допускали погодные аномалии, находятся в центре внимания Этапа I, сбора информации и изучения того, как лучше использовать спутниковую информацию.

Карта аэрозолей 2006 г., показывающая увеличение аэрозолей, вероятных пожаров, в развивающихся странах.

Одним из самых больших результатов анализа аэрозолей была демонстрация довольно большого воздействия антропогенных аэрозолей, моделей дыма, даже ежедневных ряби аэрозолей, которые можно наблюдать у берегов некоторых развивающихся стран и простираться на сотни миль над окружающими океанами. Некоторые сомневаются, что это аэрозольное загрязнение частично виновато в длительной засухе в таких местах, как африканский Сахель .

Критика

Один из критических замечаний по поводу данных и прогнозов фазы наращивания заключается в том, что должны быть более качественные описания ошибок. Глобальная оценка количества осадков указывает на то, что доверительный интервал велик по сравнению с возможными тенденциями . Количество станций наземного зондирования (в настоящее время около 40) в БСРНдовольно ограничен для глобального наблюдения, это повлияло на измерение аэрозолей, которые преобладают в регионе. Наилучшие измерения аэрозольного загрязнения получаются, когда типы облаков правильно идентифицируются с помощью спутниковых наблюдений, поэтому для получения наиболее четких данных в реальном времени необходимы более совершенные стратегии и модели обнаружения облаков. Некоторые проекты, такие как GCIP, позволяют сосредоточить внимание на наблюдениях в континентальном масштабе, обеспечивая более точные прогнозы для проектных территорий; однако районы за пределами этих проектных районов могут отставать в улучшении прогнозирования. Многие из недостатков Этапа I являются областями улучшения в рамках целей Этапа II проекта. [18] В настоящее время ученые используют усовершенствованный микроволновый сканирующий радиометр NASA Aqua (AMSR-E) для оценки влажности почвы из космоса. [19]Однако, за исключением целенаправленных наблюдений, спутниковые данные бесполезны для глобального прогноза погоды. Предлагаемый спутник для определения влажности почвы и солености океана будет предоставлять подробную информацию о влажности почвы на ежедневной основе и может предоставлять данные, необходимые для прогнозирования в реальном времени. [20]

Второй этап (2003–2012 гг.)

Этап II, «Полная реализация» (2003–2012 гг.) GEWEX, заключается в «использовании новых возможностей», разработанных на этапе I, таких как новая спутниковая информация и, все чаще, новые модели. К ним относятся изменения в энергетическом балансе Земли и водном цикле, вклад процессов в обратную связь с климатом, причины естественной изменчивости, прогнозирование изменений в сезонных или годовых временных масштабах и то, как изменения влияют на водные ресурсы. Фаза II разработана как активные модели, которые могут использоваться региональными менеджерами ресурсов в режиме реального времени. Некоторые этапы, такие как ИГРА (эксперимент GEWEX с муссонами в Азии), уже завершены. [21]GEWEX стала зонтичной программой для координации исследований и экспериментов по всему миру. Отчеты по этапу I все еще готовятся, и пройдет некоторое время, прежде чем будут доступны результаты второго этапа. Эксперимент все еще продолжается.

Третий этап (2013 – настоящее время)

Панели

В GEWEX есть три панели: Проект скоординированных наблюдений за энергетическим и водным циклом (CEOP), Панель GEWEX по радиации (GRP) и Панель моделирования и прогнозирования GEWEX (GMPP).

Координированный проект по наблюдению за круговоротом энергии и воды

Проект скоординированных наблюдений за круговоротом энергии и воды ( CEOP ) является крупнейшим из панельных проектов. Существует несколько региональных проектных областей, большинство из которых в настоящее время охватывается CEOP.

Области

Для CEOP, который изучает гидроклимат южной части Африки (AMMA), района Балтийского моря (BALTEX), Северной Америки (CPPA), Восточной Амазонии (LBA), бассейна Ла-Плейт (LBB), Азии (MAHASRI), Австралии (MDB) и Северная Евразия (NEEPSI). [5] Кроме того, CEOP координирует изучение типов регионов, таких как холодный, высокогорный, муссонный и полузасушливый климат [5] , а также собирает и формулирует модели в глобальном и региональном масштабе, включая моделирование поверхности земли и поверхностной гидрологии. [22] Поскольку GEWEX является международной кооперацией, она может использовать информацию с существующих и планируемых спутников.

Цели

Проект CEOP имеет ряд целей по энергетическому бюджету и водному циклу. Во-первых, проводить более последовательные исследования с лучшими определениями ошибок. Во-вторых, лучше определить, как поток энергии и круговорот воды участвуют в механизмах обратной связи. В-третьих, предсказуемость важных переменных и улучшенный параметрический анализ для лучшего моделирования этих процессов. В-четвертых, сотрудничать с другими гидрологическими научными проектами для создания инструментов для оценки последствий прогнозов и глобального изменения климата для водных систем. [23]

Трансформация излучения, достигающего земли. Красная линия указывает на излучение, достигающее внешней атмосферы, а закрашенная красная область — это излучение, достигающее поверхности. Аэрозоли могут еще больше понизить его.

Радиационная панель GEWEX

GEWEX Radiation Panel ( GRP ) — это совместная организация, целью которой является обзор теоретических и экспериментальных знаний о радиационных процессах в климатической системе. [24] Шестьдесят процентов энергии, поступающей на Землю от Солнца, преобразуются Землей. [25] [26] Целью этого сотрудничества является определение того, как трансформируется энергия, поскольку она неизбежно излучается обратно в космос.

Глобальный проект по климатологии осадков

Задача GPCP состояла в том, чтобы оценить осадки с использованием спутников, которые были глобальными, включая места, где люди не присутствовали для проведения измерений. Во-вторых, перед проектом стояла задача изучения региональных осадков в сезонном и межгодовом масштабах. Поскольку период исследования проекта увеличился за последние 25 лет, была добавлена ​​третья цель: анализ долгосрочных изменений, например, вызванных глобальным потеплением . Кроме того, в рамках новых усилий по получению более качественных данных и с использованием большего количества спутников наблюдения GPCP надеется получить представление об изменении количества осадков в «погодной» шкале или от 4-часовых периодов до дневных шкал времени. [7]

Группа по оценке осадков

Группа по оценке осадков была назначена группой экспертов для оценки данных об осадках с упором на данные в продукте Глобального проекта по климатологии осадков (GPCP) (проект GRP). GRP готовится к ассимиляции данных из данных о суточных вариациях GPCP для более точной оценки продуктов глобальных осадков. [7] В результате 25-летних измерений средняя глобальная норма осадков составляет 2,61 мм в день (около 0,1 дюйма в день) с погрешностью около 1%. Полученные данные свидетельствуют о том, что в среднегодовом количестве осадков нет существенных изменений. [7]Региональная вариация была отделена от суши и океана, и вариация полученных осадков на суше была больше, чем в океане. Недостатком спутников, используемых для обучения анализу набора данных, является отсутствие неточных измерений мороси и снега, а также отсутствие измерений в изолированных местах и ​​над океанами. Карты осадков показывают наибольшую абсолютную ошибку осадков над тропическими океанами в регионах с наибольшим расчетным количеством осадков. В отчете критикуются два аспекта: отсутствие спутников, пересекающих полюсы, в начале исследования и невозможность сопоставить новую информацию и более старую информацию (наземные измерения). Заметные тенденции в наборе данных были сочтены незначительными в отношении таких проблем, как глобальное потепление,Африка .

Целью GEWEX является мониторинг радиации, испускаемой в верхних слоях атмосферы , и моделирование того, как энергия течет с земной поверхности обратно в космос.

Бюджет поверхностного излучения

В рамках проекта SRB в рамках НАСА/GEWEX были проведены глобальные измерения радиации для определения потоков радиационной энергии. Энергия, исходящая от солнца, поражает атмосферу и рассеивается, облака и отражается от земли или воды, где тепло и свет излучаются обратно в атмосферу или космос. При ударе по воде нагретая поверхностная вода может испаряться, перенося энергию обратно в космос через образование облаков и дождь. В рамках проекта SRB эти процессы измерялись путем измерения потоков на поверхности Земли в верхних слоях атмосферы коротковолнового (КВ) и длинноволнового (ДВ) излучения.

Базовая сеть поверхностного излучения

В начале GEWEX не было адекватной информации о перераспределении радиации как по горизонтали, так и по вертикали.

БСРН представляет собой глобальную систему из менее чем 40 широко распространенных радиационно-измерительных приборов, предназначенных для измерения изменений радиации на поверхности Земли. Полученная информация хранится во Всемирном центре радиационного мониторинга (WRMC) в ETH (Цюрих). [27]

Глобальный проект по аэрозольной климатологии

Основана Программой радиационных наук (НАСА) и GEWEX в 1998 году для анализа спутниковых и полевых данных для определения распределения аэрозолей, того, как они образуются, трансформируются и переносятся. [28]

Проект оценки облачных вычислений GEWEX

Оценка облачных вычислений GEWEX была инициирована GEWEX Radiation Panel (GRP) в 2005 году для оценки надежности доступных глобальных долгосрочных облачных продуктов с особым акцентом на ISCCP. [29]

Панель моделирования и прогнозирования GEWEX

На группу моделирования и прогнозирования GEWEX ( GMPP ) возложена задача поиска лучших способов использования данных другими проектами и другими агентствами. Он курирует исследование GEWEX пограничного слоя атмосферы (GABLS), исследование облачной системы GEWEX (GCSS) и исследование глобальной системы земля/атмосфера (GLASS). Воздействие на климат — это процесс изучения, в ходе которого отслеживается вклад нерегулярных явлений, таких как извержение вулкана, парниковое потепление, колебания солнечной активности, колебания орбиты Земли, долгосрочные изменения циркуляции океанов. GMPP использует эти естественные возмущения для проверки разработанных моделей, которые должны предсказывать, что происходит с глобальными энергетическими и водными балансами при возмущениях.

Исследование атмосферного пограничного слоя GEWEX

Исследование атмосферного пограничного слоя GEWEX ( GABLS ) является более поздним дополнением к GEWEX. Перед исследованием поставлена ​​задача понять физические свойства пограничных слоев атмосферы для улучшения моделей, которые включают представление пограничных слоев.

Исследование облачной системы GEWEX

Исследование облачной системы GEWEX ( GCSS) задача — индивидуализировать моделирование для разных типов облачных систем. GCSS выделяет 5 типов облачных систем: пограничный слой, перистые облака, внетропический слой, осадко-конвективный и полярный. Эти облачные системы, как правило, слишком малы, чтобы их можно было рационализировать в крупномасштабном моделировании климата, что приводит к неадекватной разработке уравнений, что приводит к большей статистической неопределенности результатов. Чтобы рационализировать эти процессы, в исследовании наблюдают за облачными системами в отдельных фиксированных точках на Земле, чтобы лучше оценить их параметры. Эти четыре области: Азорские острова и острова Мадейра, Барбадос, экваториальная часть западной части Тихого океана и атлантические тропики. Сбор исходных данных завершен,

Исследование глобальной системы земля/атмосфера

Глобальное исследование системы земля/атмосфера ( GLASS ) пытается понять влияние параметров земной поверхности на атмосферу. Изменения в земле в результате естественной и антропогенной деятельности приводят к изменению местного климата и влияют на формирование ветра и облаков.

Критика

Период Североатлантического колебания длится в несколько раз дольше, чем длина предлагаемых временных рамок исследования GEWEX.

Проект GEWEX существует уже более 30 лет, и хотя некоторые климатические колебания кратковременны, например Эль-Ниньо, некоторые климатические колебания длятся десятилетиями, например Североатлантическое колебание. [30] Некоторые предлагали экстраполировать информацию до GEWEX с использованием новой информации и измерений, сделанных с помощью технологии до GEWEX. [13] [31] Проект MAGS, расположенный на северо-западе Канады, использовал традиционный опыт коренных народов. [32]Кроме того, в других частях исследования GEWEX эти колебания являются аспектом воздействия на климат, что позволяет проверять прогнозы и модели. Это моделирование может быть затруднено тем фактом, что Североатлантическое колебание находится в состоянии переключения (см. график) по мере того, как последствия глобального потепления становятся все более заметными. Например, в 2006 и 2007 годах наблюдалось одно из самых резких сокращений арктического морского льда, сокращение, которое было в значительной степени непредсказуемым и может изменить альбедо конца лета в северном полушарии. В 2008 г. сокращение площади морского льда отступило от тенденции предыдущих лет, и исследователи прогнозировали сильное явление Ла-Нинья в конце 2007 и 2008 гг. [33] .Однако неожиданно температура поверхности в восточной части Тихого океана уже начала подниматься до температурных диапазонов Эль-Ниньо, что указывает на то, что событие Ла-Нинья может неожиданно закончиться. При этом потеря морского льда на Северном полюсе начала ускоряться, возвращаясь к прежней тенденции. Столь быстрые и неожиданные изменения в явлениях, воздействующих на климат, в конечном счете предполагают, что разработчики моделей должны включать такие параметры, как термоклины температуры океана, накопление энергии в тропических океанах, протяженность морского льда в полярных регионах, сокращение ледникового покрова суши в Гренландии, покровный лед и реконструкция шельфового льда в Антарктиде. Когда одновременно действуют несколько факторов, влияющих на климат, при которых одно из событий в конечном итоге будет преобладать, отсутствие прецедентов из прошлых исследований подобных слияний событий, а также знание неопределенности чувствительных «переключателей» в океанических/атмосферных переключателях может повлиять на возможность предоставления точных моделей и прогнозов. Кроме того, точки выборки могут быть рассредоточены для мониторинга опережающих индикаторов в одном распространенном сценарии, которые могут быть бесполезны во время колебаний, когда пул энергии смещается в неконтролируемую область, так что величина сдвига не вычисляется.

Аномалии в апреле 2008 г. Обратите внимание, что в то время как тропики центральной части Тихого океана находятся под Ла-Ниной, восточная часть Тихого океана нагревается.

Пример аномалий, влияющих на климат, можно использовать для описания событий 1998–2002 гг., сильного цикла Эль-Ниньо/Ла-Нинья. На начало цикла может повлиять глобальное потепление, которое способствовало большему увеличению теплой воды в тропиках, достаточно быстро, чтобы термоклин был терпимым. Термоклин — резкий перепад температуры на глубине; он меняется в течение года, в зависимости от местоположения и в течение длительных периодов времени. По мере увеличения глубины термоклина явления Эль-Ниньо становятся более вероятными; однако во время пика события энергия рассеивается, и глубина термоклина уменьшается, возможно, до уровня ниже нормального, поэтому может произойти сильное событие Ла-Нинья. Считается, что Мировой океан, особенно глубины Атлантики, являются поглотителем CO 2 .который поглощается в полярных регионах, так как это накапливается в Тихом океане, апвеллинг и нагревание воды могут выносить на поверхность воды, богатые CO 2 , захваченные холодными находящимися под давлением придонными слоями. Происходит локальное увеличение содержания CO 2 , что способствует большему улавливанию тепла; Ла-Нинья может быть легкой или прерываться в самом начале процесса. Однако, если возвращение термоклина будет иметь достаточный импульс, это может спровоцировать сильное событие Ла-Нинья, которое продлится несколько лет. Однако быстрое похолодание в Арктике может привести к большему улавливанию СО 2 и компенсировать выброс СО 2 во время Ла-Нинья в конкретном районе. Тихоокеанская десятилетняя аномалия (см. изображение PDA) может влиять на источник, направление или импульс подъема холодной водной составляющей термоклина.[34]Масштаб и продолжительность ОАП пока непредсказуемы, а его модулирующее влияние на паттерны Эль-Ниньо/Ла-Нинья можно только предполагать. Эти неизвестные влияют на способность специалистов по моделированию климата прогнозировать и указывать, что модели, влияющие на климат, должны обеспечивать точность более широкой выборки данных, чтобы быть предсказательными.

Ученый до сих пор не знает, какой из этих циклов определяет начало ледниковых и межледниковых периодов, куда мы направляемся: в ледниковый период или через 50 000 лет, см. Циклы Миланковича .

Существуют также более длительные циклы, мини-ледниковый период , предшествовавший средневековому теплому периоду .мог быть переходом к ледниковому периоду, последний ледниковый период длился примерно 130 000 лет назад до начала голоцена. Этот ледниковый период мог быть прерван другими факторами, включая глобальное потепление. Такое торможение долгосрочных циклов считается фактором периода дриаса, потепление, прерванное поверхностными ударами внеземного происхождения, могло происходить на протяжении сотен лет. Но антропогенные парниковые эффекты и изменение режима инсоляции могут иметь непредсказуемые долгосрочные последствия. Сокращение ледникового льда на массивах суши может вызвать изостатические отскоки и может повлиять на землетрясения и вулканизм в широком диапазоне. Повышение уровня моря также может повлиять на закономерности, и это наблюдалось в Индонезии, простое бурение газовой скважины в неправильном месте могло привести к возникновению грязевого вулкана, и есть некоторые признаки того, что это может предшествовать образованию новой кальдеры вулкана. В течение очень долгого времени изменение температуры земной коры в результате геотермальных и вулканических процессов неизвестно. Неизвестно, как это влияет на климатические явления с непредсказуемыми масштабами.

Критика на GEWEX может быть направлена ​​только на текущие результаты, которые добавили гораздо больше информации о моделировании климата, что вызвало критику, основная направленность моделирования изначально предназначалась для части Фазы II, которая через 4 года даст свои результаты. . Одним из основных критических замечаний фазы I GEWEX были наземные измерения, количество которых в настоящее время увеличивается. Другим серьезным критическим замечанием является невозможность зафиксировать десятилетние осадки, события, которые часто происходят в течение нескольких часов. Следовательно, большее количество измерений, документирующих более короткие временные рамки, может предоставить важные данные для почти непрерывного набора данных. Таким образом, Фаза II в основном представляет собой моделирование с добавлением большего количества данных, которых не хватает на Фазе I. Многие критические замечания, приведенные выше, могут быть компенсированы более качественными данными, требующими более совершенных моделей, включая инсоляцию и изменения отражения.

использованная литература

  1. ^ Новости GEWEX Vol. 22, № 3, август 2012 г.
  2. ^ a b c d О GEWEX , Глобальном эксперименте по энергетическому и водному циклу, Всемирной программе исследований климата, дата доступа 22 июня 2008 г.
  3. ^ НАСА является основным спонсором IGPO.
  4. ^ Международный проектный офис GEWEX (IGPO) GEWEX WCRP
  5. ^ a b c d Проект скоординированных наблюдений за энергетическим и водным циклом
  6. ^ (CPPA объединяет то, что формально было американским проектом прогнозирования GEWEX - GAPP и изменчивость и предсказуемость климата, US CLIVAR.) Управление климатической программы , Национальное управление океанических и атмосферных исследований
  7. ^ a b c d Грубер А. и Левиццани В. Оценка продуктов глобальных осадков. Архивировано 18 июля 2008 г. в Wayback Machine . Проект Всемирной программы исследований климата . Эксперимент по глобальному энергетическому и водному циклу (GEWEX), Радиационная группа, ВПИК-128, ВМО. /TD-№. 14:30, май 2008 г.
  8. ^ Кандель Р.С. (февраль 1990 г.). «Спутниковое наблюдение радиационного баланса Земли и облаков». Обзоры космической науки . 52 (1–2): 1–32. Бибкод : 1990SSRv...52....1K . DOI : 10.1007/ BF00704238 . S2CID 123579215 . 
  9. ^ Дирмейер, Пенсильвания; Брубейкер, KL (1999). «Контрастные испарительные источники влаги во время засухи 1988 г. и наводнения 1993 г.». Дж. Геофиз. Рез . 104 (Д16): 19383–19397. Бибкод : 1999JGR...10419383D . дои : 10.1029/1999jd900222 .
  10. ^ Стратосферные процессы и их роль в климате
  11. ^ Климат и криосфера (CliC) Всемирная программа исследований климата и Научный комитет по антарктическим исследованиям
  12. ^ СТРАТЕГИЧЕСКАЯ РАМКА ВПИК на 2005–2015 гг. Всемирная программа исследований климата, Группа стратегической поддержки ВПИК, Институт Пьера Симона Лапласа (IPSL)
  13. ^ a b Кинтер III Дж. Л. и Шукла, Дж. (1990). «Глобальные гидрологические и энергетические циклы: предложения для исследований в период до GEWEX» (PDF) . Бык. амер. Метеор. соц . 71 (2): 181–189. Бибкод : 1990BAMS...71..181K . doi : 10.1175/1520-0477(1990)071<0181:TGHAEC>2.0.CO;2 .
  14. ^ «Палео-перспектива резкого изменения климата» .
  15. ^ Аллея РБ (2000). «Холодный период позднего дриаса, вид из центральной Гренландии» . Четвертичные научные обзоры . 19 (1–5): 213–226. Бибкод : 2000QSRv...19..213A . doi : 10.1016/S0277-3791(99)00062-1 .
  16. ^ Далтон, Рекс (17 мая 2007 г.). «Археология: взрыв в прошлом?» . Природа . 447 (7142): 256–257. Бибкод : 2007Natur.447..256D . дои : 10.1038/447256a . PMID 17507957 . S2CID 11927411 .  Новостная статья в Nature
  17. ^ «Специальный выпуск, посвященный экспериментальным исследованиям глобального энергетического и водного цикла Mackenzie за 1994/95 водный год» . Атмосфера-океан . 40 (2– (Специальный выпуск)): 91–278. 2002.
  18. ^ a b Обзор фазы I GEWEX GEWEX, ВПИК
  19. ↑ Столкновение ученых с влажностью почвы в Центре космических полетов Годдарда загона ОК, НАСА, 30 июля 2004 г.
  20. ^ Мекленбург С., Керр Ю., Фонт Дж. и Хане А. Миссия по изучению влажности почвы и солености океана (SMOS) - обзор . Тезисы геофизических исследований, Vol. 10, 2008,
  21. ^ Эксперимент GEWEX с муссонами в Азии
  22. ^ Международный проект спутниковой климатологии поверхности суши
  23. ^ См. Цели CEOP/GEWEX
  24. ↑ Цели , заархивированные 5 июля 2008 г. на панели радиации Gewex Wayback Machine .
  25. ↑ Предыстория , заархивированная 15 мая 2008 г. вбазовой сети поверхностного излучения Wayback Machine .
  26. ^ Киль, Дж. Т. и К. Е. Тренберт, 1997: Годовой глобальный средний энергетический бюджет Земли. Архивировано 29 августа 2008 г. в Wayback Machine . Бык. амер. Встретились. Соц., 78, 197-208
  27. ↑ Базовая сеть поверхностного излучения . Архивировано 15 мая 2008 г. в Wayback Machine .
  28. ^ Глобальный проект климатологии аэрозолей Институт космических исследований Годдарда, НАСА
  29. ^ Штубенраух, Клаудия; Группа оценки облачных вычислений GEWEX (2013 г.). «Оценка наборов данных глобальных облаков со спутников: проект и база данных, инициированные группой GEWEX Radiation Panel» (PDF) . Бык. амер. Метеор. соц . 94 (7): 1031–1049. Бибкод : 2013BAMS...94.1031S . doi : 10.1175/bams-d-12-00117.1 .
  30. ^ Значение Североатлантического колебания для климата и воздействие на окружающую среду , Дж. В. Харрелл, Ю. Кушнир, Г. Оттерсен и М. Висбек (редакторы), Серия геофизических монографий, 134, 2003 г.
  31. ^ Производство глобальных данных о долгосрочных водных ресурсах. Годовой отчет
  32. ^ Ву М; Модест П; Блондин (2007). «Наука встречается с традиционными знаниями: вода и климат в регионе Сахту (Большое Медвежье озеро), Северо-Западные территории, Канада» (PDF) . Арктика . 60 (1): 37–46. doi : 10.14430/arctic263 . hdl : 10535/3143 .
  33. ^ 2008 Предсказание температуры и климата на сайте The Environmentalist. Эколог
  34. ↑ Ла-Нинья и Тихоокеанское десятилетнее колебание охлаждают Тихий океан. Архивировано 2 июня 2008 г. в отделеновостей обсерватории Земли Wayback Machine , НАСА.

внешние ссылки

  • Официальный сайт
  • Годы азиатских муссонов 2007–2012 гг.
  • Исследование системы наблюдения полушария и эксперимент по предсказуемости
  • Прогнозы в неизмеряемых бассейнах
  • Муссонные комплексные региональные исследования
  • Проект GEWEX по влажности почвы 2
  • Международный проект по спутниковой климатологии облаков ( ISCCP )
  • Гидрометрологический массив для автомониторинга ISV-муссонов
  • Глобальный проект водной системы
  • Глобальный эксперимент по энергетическому и водному циклу (GEWEX) Международный проект континентального масштаба: обзор прогресса и возможностей - бесплатная онлайн-книга
Получено с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Global_Energy_and_Water_Exchanges&oldid=1101371505 "
Contribute a better translation