La capture des différences topographiques à plus petite échelle améliore la capacité du modèle du système terrestre à reproduire les observations

Les modèles du système terrestre (ESM), utilisés dans les simulations et les projections climatiques, utilisent généralement des grilles d’une résolution de 50 à 200 km. Ceux-ci sont considérés comme relativement grossiers et ont une capacité limitée à résoudre la variabilité de la surface terrestre.

Pour améliorer la capacité des ESM à simuler les impacts des différences de surface des terres à petite échelle, une nouvelle étude introduit une nouvelle structure de sous-grille. Les chercheurs ont également utilisé des méthodes pour réduire l’échelle des variables atmosphériques, telles que les précipitations et la température, de la grille atmosphérique aux unités topographiques de sous-maille établies dans leurs études antérieures pour le modèle terrestre (ELM) du modèle de système terrestre exascale énergétique (E3SM).

Le travail est publié dans le Journal des avancées dans la modélisation des systèmes terrestres.

L’analyse des simulations ELM avec et sans la nouvelle sous-grille de surface terrestre et les variables atmosphériques réduites ont révélé leurs impacts significatifs sur les chutes de neige, l’équivalent en eau de neige et le ruissellement. Ces résultats étaient particulièrement évidents dans les régions dominées par des paysages montagneux et où les précipitations maximales se produisaient pendant les saisons fraîches.

Les nouveaux développements améliorent sensiblement la capacité de l’ELM à reproduire les observations mesurées pour l’équivalent en eau de la neige (c’est-à-dire la quantité d’eau liquide contenue dans la neige) sur les sites de télémétrie sur neige (SNOTEL) dans l’ouest des États-Unis.

En améliorant la capacité de l’ELM à reproduire l’équivalent en eau de neige observé sur 83 % des sites SNOTEL de l’ouest des États-Unis, cette étude motive l’incorporation des nouvelles fonctionnalités du modèle dans E3SM pour comprendre les cycles de l’eau régionaux et mondiaux et leurs changements futurs. . Cela peut à son tour servir de base à des plans et à des actions de gestion de l’eau plus efficaces.

Les effets des nouveaux développements sur les simulations des processus de surface du sol ont été évalués en utilisant les États-Unis contigus (c’est-à-dire contigus) (CONUS) comme étude de cas. Les simulations ELM avec les nouveaux développements ont généralement produit des quantités plus élevées de chutes de neige, d’équivalent en eau de neige et de ruissellement sur CONUS. Les effets des nouveaux développements se sont révélés plus importants dans les régions dominées par des paysages de plus haute altitude et dans les régions où les précipitations sont maximales pendant les saisons fraîches.

Les nouveaux développements ont également amélioré la capacité d’ELM à reproduire l’équivalent en eau de neige observé sur les sites SNOTEL, contribuant ainsi à l’amélioration globale de la précision de prévision du modèle. Les résultats de cette étude ont des implications importantes pour la modélisation des débits fluviaux et de la gestion des ressources en eau, qui sont tous deux fortement influencés par les processus hydrologiques dans les régions montagneuses.