Оценка точности расчета баланса коротковолновой радиации и температуры воздуха в модели ICON в безоблачных условиях.

В работе представлены результаты включения аэрозольной климатологии CAMS (Bozzo et al., 2020) мезомасштабную модель ICON (Giorgetta et al., 2018). Выявлены основных различия CAMSпо сравнению с аэрозольной климатологией Tegen для станций AERONET (Holben et al., 1998) в Европе. Различия в содержании аэрозолей в климатологиях приводят к значительным изменениям в расчете баланса коротковолновой радиации и метеорологических элементов. Так изменение температуры может происходить в практически во всей тропосфере и может достигать -1 °C до высот 350 гПа. При этом при увеличении высоты уменьшается чувствительность изменения температуры воздуха уменьшается от 0,9±0,2 °C на 100 Вт/м² на 1000 гПа, до 0,6±0,3 °C на 100 Вт/м² на 950 гПа и до 0,1±0,3 °C на 100 Вт/м² на 850 гПа. При расчете на более длительные периоды заблаговременности роль выбора аэрозольной климатологии возрастает, особенно для ясных условий. Так, было получено, что разность приземной температуры воздуха между экспериментами Tegen (Tegen et al., 1997) и CAMS увеличивается на 0,6 °C за 100 часов прогноза. Ключевым результатом работы является оценка изменения точности расчета суммарной радиации и метеорологических элементов по сравнению с данными наземных измерений. Было получено, что выбор аэрозольной климатологии крайне важен для точности расчета баланса коротковолновой радиации у поверхности земли. Использование климатологии CAMS значительно уменьшает разность между расчетами и измерениями коротковолнового баланса по сравнению с климатологией Tanre (в среднем на 37,5 Вт/м²). Уменьшение разности выявлено и при сравнении с климатологией Tegen (в среднем на 4,7 Вт/м²). Использование климатологии CAMS может улучшить точность прогноза приземной температуры воздуха до 0,3–0,4 °C для различных метеорологических станций по сравнению с климатологией Tanre и Tegen. Улучшение прогноза температуры отмечается также и на высоте 850 гПа (до 0,2 °C), а также для количества осадков для территории ЕТР.

Вычисления на конфигурации ICON, предназначенного для оперативного прогноза погоды выполнены в рамках научно-исследовательской работы Росгидромета 125032004255-7. Анализ радиационных эффектов аэрозолей выполнен при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда № 23-77-01030.

1. Bozzo A. et al. An aerosol climatology for global models based on the tropospheric aerosol scheme in the Integrated Forecasting System of ECMWF //Geoscientific Model Development. – 2020. – Т. 13. – №. 3. – С. 1007-1034.
2. Holben B. N. et al. AERONET—A federated instrument network and data archive for aerosol characterization //Remote sensing of environment. – 1998. – Т. 66. – №. 1. – С. 1-16.
3.  Tegen I. et al. Contribution of different aerosol species to the global aerosol extinction optical thickness: Estimates from model results //Journal of Geophysical Research: Atmospheres. – 1997. – Т. 102. – №. D20. – С. 23895-23915
4. Giorgetta M. A. et al. ICON‐A, the atmosphere component of the ICON earth system model: I. Model description //Journal of Advances in Modeling Earth Systems. – 2018. – Т. 10. – №. 7. – С. 1613-1637.