Ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Zhao Chun von der Universität für Wissenschaft und Technologie Chinas (USTC) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) hat ein globales Modellierungsgerüst mit variabler Auflösung entwickelt und Untersuchungen am Beispiel von atmosphärischem Sand und Staub durchgeführt Studie. Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in Zeitschrift für Fortschritte bei der Modellierung von Erdsystemen.
Atmosphärische Staubaerosole spielen eine entscheidende Rolle im Klimasystem der Erde. Allerdings ist die numerische Modellierung von Staubaerosolen aufgrund der eingeschränkten horizontalen Auflösung immer noch mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. Frühere Studien verwendeten typischerweise Downscaling-Methoden für regionale hochauflösende Simulationen. Dieser Ansatz kann jedoch zu Grenzproblemen führen und die Wechselwirkung zwischen regionalem atmosphärischem Staub und großräumiger Zirkulation einschränken.
Die Simulation von Staubaerosolen mithilfe eines globalen Atmosphärenmodells mit variabler Auflösung und regionalen Verfeinerungsmöglichkeiten bietet eine Alternative, die die Verwendung von Randbedingungen vermeidet und rechnerisch effizienter ist als ein globales Modell mit hoher Auflösung.
In dieser Studie konstruierte das Forschungsteam einen Rahmen für die Modellierung segmentierter verfeinerter Aerosole und ihrer Rückkopplungseffekte auf der Grundlage des Leistungskerns des globalen Atmosphärenmodells MPAS mit variablem Gitter. Das Modell liefert im Vergleich zu Beobachtungen und früheren Studien eine genauere räumliche Verteilung von Staub und Sand.
Darüber hinaus gelang mit dieser Forschung die erste Staubsimulation in einem konvektiv aufgelösten Maßstab (4 km) innerhalb eines globalen Rahmens. Die Ergebnisse zeigen, dass konvektiv aufgelöste Skalensimulationen die Nassreinigungseffizienz von Staub verbessern und die Staubmassenkonzentration reduzieren, indem sie den konvektiven Niederschlagsprozess auflösen.
Diese Studie stellt einen neuen Modellrahmen vor, der es uns ermöglicht, die Mechanismen hinter Aerosolauswirkungen auf regionale und globale Wetter- und Klimasysteme aufzudecken. Aufbauend auf dieser Grundlage werden zukünftige Arbeiten weiterhin physikalische und chemische Parametrisierungen entwickeln, die Leistung von KI-basierten Modellen optimieren und tiefer in diese Mechanismen eintauchen.
Mehr Informationen:
Jiawang Feng et al., Simulation von atmosphärischem Staub mit einem globalen Modell mit variabler Auflösung: Modellbeschreibung und Auswirkungen der Netzverfeinerung, Zeitschrift für Fortschritte bei der Modellierung von Erdsystemen (2023). DOI: 10.1029/2023MS003636
Bereitgestellt von der University of Science and Technology of China