REPRODUCTION OF THE TEMPERATURE RESPONSE TO THE PINATUBO VOLCANIC IMPACT IN THE EARTH SYSTEM MODEL INMCM6

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The results of experiments on tuning the aerosol block of the INMCM6 model for correct reproduction of the temperature response to volcanic emissions of sulfate aerosol are presented. Calculations were carried out using the INMCM6 Earth system model for the period from 1979 to 1995, during which two explosive volcanic eruptions occurred: El Chichon in 1982 and Pinatubo in 1991. Time series of the volume concentration and effective radius of sulfate stratospheric aerosol were specified according to the SADS v.3 database. Based on these data, optical properties of sulfate stratospheric aerosols (SSA) were calculated, which were then averaged for the wavelength intervals used in the radiation block of the INMCM6 climate model. In a series of model ensemble experiments, optical properties of SSA were varied in order to most realistically reproduce the temperature response of the climate system to volcanic action — cooling near the surface and heating of air in the stratosphere. If thermal heating of SSA is not considered, as a result of adjusting the short-wave optical parameters of the SSA, it was possible to reproduce with good accuracy (when compared with the ERA5 reanalysis data) the time course of the global optical thickness of the SSA, the amplitude of the warming of the lower stratosphere and the cooling of the lower troposphere. It was revealed that in the INMCM model the absorption of short-wave radiation by the SSA at wavelengths of 1–2 μm has the greatest influence on the magnitude of stratospheric warming.

作者简介

S. Kostrykin

Marchuk Institute of Numerical Mathematics RAS; Israel Institute of Global Climate and Ecology; Institute of Geography, RAS

Email: s_kostr@mail.ru
Moscow, Russia

E. Volodin

Marchuk Institute of Numerical Mathematics RAS

Moscow, Russia

参考

  1. Володин Е.М. Воспроизведение современного климата моделью климатической системы INMCM60 // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2023. Т. 59. № 1. С. 19–26.
  2. Володин Е.М., Кострыкин С.В. Аэрозольный блок в климатической модели ИВМ РАН // Метеорология и гидрология. 2016. № 10. С. 5–18.
  3. Елисеев А.В., Мохов И.И. Влияние вулканической активности на изменение климата последних нескольких веков: оценки с климатической моделью промежуточной сложности // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2008. Т. 44. № 6. С. 723–736
  4. Зуев В.В., Зуева Н.Е. Вулканогенные возмущения стратосферы – главный регулятор долговременного поведения озоносферы в период с 1979 по 2008 г. // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24. № 01. С. 30–34.
  5. Усачева М.А., Смышляев С.П., Зубов В.А., Розанов Е.В. Моделирование изменений климата и вариаций атмосферного озона с 1980 по 2020 г. с помощью химико-климатической модели SOCOLv3 // Оптика атмосферы и океана. 2024. Т. 37. № 02. С. 158–162.
  6. Abdelkader M., Stenchikov G., Pozzer A., Tost H. and Lelieveld J. The effect of ash, water vapor, and heterogeneous chemistry on the evolution of a Pinatubo-size volcanic cloud // Atmos. Chem. Phys. 2023. V. 23. № 1. P. 471–500.
  7. Aquila V., Baldwin C., Mukherjee N., Hackert E., Li F., Marshak J. et al. Impacts of the eruption of Mount Pinatubo on surface temperatures and precipitation forecasts with the NASA GEOS subseasonal-to-seasonal system// J. Geoph. Res. 2021. V. 126. № 16. D034830.
  8. Eyring V., Bony S., Meehl G.A., Senior C.A., Stevens B., Stouffer R.J. and Taylor K.E. Overview of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) experimental design and organization // Geosci. Model Dev. 2016. V. 9. P. 1937–1958.
  9. Hersbach H., Bell B., Berrisford P. et al. The ERA5 global reanalysis // Quat. Journ. Royal Meteorol Soc. 2020 V. 146. № 730. P. 1999–2049.
  10. Kremser S., Thomason L.W., von Hobe M., Hermann M., Deshler T., Timmreck C., Toohey M., Stenke A., Schwarz J.P., Weigel R., Fueglistaler S., Prata F.J., Vernier J.P., Schlager H., Barnes J.E., Antuna-Marrero J.C., Fairlie D., Palm M., Mahieu E., Notholt J., Rex M., Bingen C., Vanhellemont F., Bourassa A., Plane J.M.C., Klocke D., Carn S.A., Clarisse L., Trickl T., Neely R., James A.D., Rieger L., Wilson J.C., Meland B. Stratospheric aerosol – Observations, processes, and impact on climate // Rev. Geophys. 2016. V. 54. № 2. P. 278–335.
  11. Lacis A. Volcanic aerosol radiative properties // PAGES Newsletter. 2015. V. 23. № 2. P. 50–51.
  12. Marshall L.R., Maters E.C., Schmidt A., Timmreck C., Robock A., Toohey M. Volcanic effects on climate: recent advances and future avenues // Bull. Volcanol. 2023. V. 84, № 54.
  13. Quaglia I., Timmreck C., Niemeier U., Visioni D., Pitari G., Brodowsky C., Brühl C., Dhomse S.S., Franke H., Laakso A., Mann G.W., Rozanov E., Sukhodolov T. Interactive stratospheric aerosol models’ response to different amounts and altitudes of SO 2 injection during the 1991 Pinatubo eruption // Atmos. Chem. Phys. 2023. V. 23. № 2. P. 921–948.
  14. Rieger L.A., Cole J.N.S., Fyfe J.C., Po-Chedley S., CameronSmith P.J., Durack P.J., Gillett N.P., Tang Q. Quantifying CanESM5 and EAMv1 sensitivities to Mt. Pinatubo volcanic forcing for the CMIP6 historical experiment // Geosci. Model Dev. 2020. V. 13. № 10. P. 4831–4843.
  15. Sukhodolov T., Sheng J.-X., Feinberg A., Luo B.-P., Peter T., Revell L., Stenke A., Weisenstein D.K., Rozanov E. Stratospheric aerosol evolution after Pinatubo simulated with a coupled size-resolved aerosol–chemistry–climate model, SOCOL-AERv1.0 // Geosci. Model Dev. 2018. V. 11, № 7. P. 2633–2647.
  16. Thomason L.W., Ernest N., Millán L., Rieger L., Bourassa A., Vernier J.-P., Manney G., Luo B., Arfeuille F., Peter T. A global space-based stratospheric aerosol climatology: 1979–2016 // Earth Syst. Sci. Data. 2018. V. 10. № 1. P. 469–492.
  17. Toohey M., Krüger K., Bittner M., Timmreck C., Schmidt H. The impact of volcanic aerosol on the Northern Hemisphere stratospheric polar vortex: mechanisms and sensitivity to forcing structure // Atmos. Chem. Phys. 2014. V. 14. № 23. P. 13063–13079.
  18. Toohey M., Stevens B., Schmidt H., Timmreck C. Easy Volcanic Aerosol (EVA v1.0): an idealized forcing generator for climate simulations // Geosci. Model Dev. 2016. V. 9. № 11. P. 4049–4070.
  19. Weierbach H., LeGrande A.N., Tsigaridis K. The impact of ENSO and NAO initial conditions and anomalies on the modeled response to Pinatubo-sized volcanic forcing // Atmos. Chem. Phys. 2023. V. 23. № 24. P. 15491–15505.
  20. Zanchettin D., Timmreck C., Khodri M., Schmidt A., Toohey M., Abe M., Bekki S., Cole J., Fang S.-W., Feng W., Hegerl G., Johnson B., Lebas N., LeGrande A.N., Mann G.W., Marshall L., Rieger L., Robock A., Rubinetti S., Tsigaridis K., Weierbach H. Effects of forcing differences and initial conditions on inter-model agreement in the VolMIP volc-pinatubo-full experiment // Geosci. Model Dev. 2022. V. 15. № 5. P. 2265–2292.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载


Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».