Climat régional, réduction d’échelle dynamique à l’échelle kilométrique sur le plateau tibétain

Connu comme le « toit du monde », le plateau tibétain est difficile à étudier pour les météorologues, étant donné sa haute altitude, son terrain escarpé et ses environnements naturels difficiles. Les limites et les incertitudes des outils d’observation généraux ont engendré des simulations de modèles pour obtenir des informations météorologiques plus complètes.

Cependant, de nombreuses études ont montré d’importants biais dans les simulations des modèles climatiques mondiaux sur le plateau tibétain. Pour acquérir des ensembles de données plus raffinés et représentatifs, la réduction d’échelle dynamique, un moyen important d’obtenir des informations climatiques à haute résolution dans la région cible, a été utilisée.

Influencée par la complexité de surface du plateau tibétain, la recherche de descente d’échelle dynamique du plateau tibétain a toujours été une difficulté dans la modélisation du climat. Le professeur Yanhong Gao est l’un des premiers chercheurs dans ce domaine. Son équipe se concentre sur les simulations dynamiques de réduction d’échelle (à une résolution spatiale d’environ un quart de degré) depuis environ 10 ans.

Pour leur étude maintenant publiée dans Science Chine Sciences de la Terreils ont réalisé une simulation continue de simulations climatiques à long terme sur une période de 33 ans de 1979 à 2011, visant à simuler les changements du climat et de l’environnement.

L’étude a montré que, par rapport aux simulations à plus de 100 km de résolution, le quart de degré simulait plus précisément les caractéristiques de réchauffement observées en fonction de l’altitude et reproduisait mieux les différentes précipitations moins la variabilité de l’évaporation sur l’arrière-pays ouest et la marge sud-est du Tibet. Plateau. Les simulations de l’évapotranspiration et de la vitesse du vent ont également été améliorées dans une certaine mesure.

Pendant ce temps, d’autres équipes de recherche ont également effectué des simulations dynamiques de réduction d’échelle sur le plateau tibétain. Par exemple, des scientifiques allemands se sont concentrés sur le type de précipitations et la variabilité saisonnière et interannuelle des précipitations dans la région glaciaire de la Haute Asie. Les résultats concordent avec le point de vue de Gao selon lequel les précipitations orographiques peuvent être simulées avec plus de précision en utilisant une réduction d’échelle dynamique plutôt que des simulations à 100 km.

Grâce aux améliorations du calcul intensif, l’ère de la simulation à l’échelle kilométrique est arrivée. Par rapport au quart de degré, la réduction d’échelle dynamique à l’échelle kilométrique est capable de résoudre certains processus convectifs de sous-grille et de décrire plus précisément l’influence de la limite inférieure (par exemple, résoudre explicitement les processus de convection profonde, éliminant ainsi le besoin d’un schéma de paramétrage de la convection profonde et évitant ainsi les incertitudes associées).

Le groupe de Gao dans le domaine de la recherche sur la réduction d’échelle dynamique à l’échelle kilométrique a fait les constatations suivantes :

(1) Ils ont constaté que les simulations à l’échelle kilométrique diffèrent peu des simulations au quart de degré à des plages d’altitude où des observations étaient disponibles. Cependant, dans les zones d’altitude supérieure à 5 000 mètres, il y avait des différences significatives entre les deux échelles de simulation.

(2) Sur la base de plusieurs sources d’ensembles de données, ils ont évalué la couverture de neige simulée à l’échelle du kilomètre et à l’espacement de la grille d’un quart de degré dans les zones de haute altitude, la simulation à l’échelle du kilomètre surpassant la simulation au quart de degré, et les deux ont reproduit le caractéristiques de distribution de la couverture de neige avec l’altitude avec plus de précision, résultant en une fonction de distribution de densité de probabilité plus proche du produit neigeux de référence.

(3) Abordant le mécanisme d’amélioration de la simulation à l’échelle kilométrique sur la variation quotidienne des précipitations, le biais positif de l’instabilité convective humide dans les simulations à l’échelle kilométrique était inférieur à celui des simulations au quart de degré, ce qui rendait le moment du déclenchement de la convection, et son intensité, plus cohérente avec les observations ; ainsi, ils ont pu simuler les caractéristiques du cycle diurne des précipitations avec plus de précision que les études précédentes de réduction d’échelle dynamique au quart de degré.

La réduction d’échelle dynamique est un moyen efficace d’obtenir des informations climatiques maillées à haute résolution. Il peut fournir un support solide pour l’étude des changements climatiques et environnementaux sur le plateau tibétain et sa réponse aux changements globaux. Parallèlement à l’amélioration de l’espacement des grilles et à la résolution explicite des processus convectifs profonds, les simulations kilométriques montrent certains effets à valeur ajoutée dans le temps de déclenchement de la convection et du transport de la vapeur d’eau, annonçant une nouvelle étape dans l’évolution de cette approche.