Химия-Климат-Взаимодействия
Земная система состоит из различных компонентов (например, атмосферы, океанов, суши), которые связаны между собой физическими, химическими и биологическими процессами. Многие изменения, как естественные, так и антропогенные, в системе Земли напрямую влияют на климат.Химия атмосферы играет решающую роль в изменении климата, контролируя количество и распределение важных агентов, влияющих на климат, таких как водяной пар, метан или тропосферный и стратосферный озон. Однако связь между химией и климатом двусторонняя, и изменения климата могут влиять на химический состав атмосферы несколькими способами.
Группа химии атмосферы использует совмещенную модель «химия-климат». СОКОЛ исследовать и понять различные сложные взаимодействия между различными компонентами климатической системы, такие как факторы межгодовой изменчивости концентраций атмосферного метана, влияние солнечной радиации на химический состав и климат, тенденции стратосферного и тропосферного озона, а также стратосферные сульфатные аэрозоли или атмосферный цикл селена, необходимого микроэлемента для людей и животных. Кроме того, мы участвуем в международных мероприятиях по моделированию, таких как CCMI, и постоянно работаем над дальнейшим развитием и улучшением SOCOL. Мы также изучаем влияние озона на климат с помощью SOCOL и других химико-климатических моделей в рамках проекта SNSF Ambizione TORSO.
Наша команда СОКОЛ:
Химия-Климат-Модель SOCOLv3
SOCOL (SOlar Climate Ozone Links) — комплексная химико-климатическая модель, охватывающая атмосферу от поверхности Земли до мезосферы (около 80 км). Текущее поколение SOCOL состоит из версии модели общей циркуляции (GCM) MA-ECHAM5 для средней атмосферы и модифицированной версии UIUC (Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне) модели атмосферного химического переноса MEZON. Модуль химии охватывает стратосферную гомогенную и гетерогенную химию озона и наиболее важные химические процессы для описания фоновой химии тропосферы, включая механизм окисления изопрена. SOCOL может работать с различными разрешениями по горизонтали (усечение спектра T31 или T42) и уровнями по вертикали (39 или 90).В зависимости от приложения SOCOL может работать с заданной температурой поверхности моря, смешанным слоем или модулем глубокого океана или с комплексным секционным модулем сульфатного аэрозоля AER (внешняя страница Sheng et al., 2015 call_made). Подробное описание и оценка текущей версии модели SOCOLv3 представлены на внешней странице Stenke et al. (2013) call_made и внешняя страница Revell et al. (2015) call_made .
Модель атмосферы-океана-аэрозоля-химии-климата SOCOLv4
С момента публикации SOCOLv3 (внешняя страница Stenke et al., 2013 call_made) модель претерпела дальнейшие улучшения, такие как добавление химического состава летучих органических соединений, интерактивная параметризация NOx молнии, обновленные схемы для скорости солнечного нагрева, скорости фотолиза и параметризация энергичных частиц. В тесном сотрудничестве с другими швейцарскими институтами мы добавили модель динамики океана/морского льда. Эффективность модели атмосферы-океана-химии-климата (AOCCM) SOCOL-MPIOM при моделировании прошлого климата была оценена и задокументирована в рамках проекта SNF Sinergia FUPSOL (внешняя страница Muthers et al., 2014 call_made). В рамках проекта IASSA по ОЯТ мы расширили модель, добавив химию серы и микрофизику аэрозолей. Характеристики новой аэрозольно-химико-климатической модели (ACCM) SOCOL-AER были задокументированы для фоновых условий и условий высокой аэрозольной нагрузки, после чего она была дополнительно улучшена, среди прочего, путем добавления новых схем сухого и влажного осаждения.
На следующем этапе мы объединили несколько версий модели в четвертую версию модели SOCOL в рамках проекта SNF VEC. Он основан на сочетании модели системы Земли MPI-Met (Гамбург, Германия), состоящей из атмосферного компонента ECHAM6 и модели океана MPIOM, а также JSBACH для земной биосферы и HAMOCC для биогеохимии океана, с последними версиями химических (МЕЗОН) и микрофизические (АЭР) модули.Модель рассматривает большинство процессов в системе Земля от земли до мезопаузы. В дополнение к интерактивной газофазной/гетерогенной химии и стратосферному сульфатному аэрозолю с бинарным разрешением модель может моделировать динамическую растительность, углеродный цикл, выбросы серосодержащих веществ из океана и другие необходимые величины для моделирования прямого воздействия и обратных связей, ответственных за Эволюция озона и аэрозольного слоя. SOCOLv4 уже работает и в настоящее время проходит процесс окончательной настройки и проверки.
