Труды КНЦ (Естественные и гуманитарные науки вып.2/2023(2))

давления и ускорением внешних массовых сил. Движение сильно влияет на распределения облаков и концентрации озона и тем самым на скорость нагрева атмосферного газа излучением. В свою очередь, неравномерный нагрев атмосферного газа излучением оказывает большое влияние на поле давления. Существенную роль играют взаимодействие атмосферного газа с поверхностью Земли и приповерхностный пограничный слой. Точность описания перечисленных процессов определяет качество модели и ее способность воспроизводить общую циркуляцию атмосферы, которая является весьма сложной. В моделях общей циркуляции атмосферы Земли, которые развиваются более 50 лет, используются разные подходы к описанию движения атмосферы, переноса излучения в ней и динамики облаков, а также используются разные методы для численного интегрирования по времени уравнений движения атмосферы. Анализ достижений в создании этих моделей представлен в работах (Четверушкини др., 2020; Толстых, 2016). По предназначению модели общей циркуляции атмосферы Земли можно разделить на разные группы. В первую группу входят модели, предназначенные для прогноза погоды. В этих моделях область моделирования простирается от поверхности Земли до высот 25-30 км. Во вторую группу входят модели, предназначенные для моделирования изменений климата. В этих моделях область моделирования обычно простирается от поверхности Земли до высот 40-70 км. В третью группу входят модели, предназначенные для исследования протекающих в атмосфере Земли физических процессов и влияния этих процессов на общую циркуляции атмосферы. К этой группе относится разрабатываемая авторами этой работы модель общей циркуляции нижней и средней атмосферы. Отдельную группу образуют модели верхней атмосферы Земли. В настоящее время для глобального среднесрочного прогноза ведущие прогностические центры используют численные негидростатические модели с горизонтальным разрешением 10-30 км. Спектральными полулагранжевыми моделями являются модель ЕЦСПП (ECMWF) (Hortal, 1999), модель Navy/FNMOC/NRL (USA), модель Метео-Франс (Meteo France) (Courtier et al., 1992) и модель JMA (Japan). Негидростатическими моделями, использующими разностную дискретизацию по широте и долготе, являются модель Met Office (UK) (Staniforth et al., 2014), модели ICON (Wan et al., 2013; Zangl et al., 2015), ICON-IAP (Gassmann, 2013) и модель DWD (Germany) (Zangl et al., 2015), а также последняя версия модели GFS (NCEP u S a ). Существуют две отечественные модели для глобального среднесрочного прогноза: модель ПЛАВ (Толстых и др., 2015; Толстых и др., 2019) и спектральная модель Гидрометцентра России (Розинкина и др., 2019). В этих моделях используется приближение гидростатики. В последних версиях модели ПЛАВ описание радиационного нагрева и подсеточных процессов в целом соответствует моделям ведущих прогностических центров. В модели Гидрометцентра России используется существенно более грубое описание радиационного нагрева. Имеются региональные негидростатические модели прогноза погоды, например, европейская модель COSM и американские модель WRF-ARW, разработанная в NCAR, и модель WRF-NMM, разработанная в NCEP (Ek et al., 2003). В настоящее время наиболее совершенными моделями климатической системы являются две модели. Первая из них — это модель AM3, созданная в Лаборатории геофизической гидродинамики США (GFDL). Подробное описание этой модели приведено в работе (Donner et al., 2011). Модель AM3 является частью модели Земной системы, которая также создана в этой лаборатории. В этой модели используется сетка кубическая сфера, и учитываются перенос 85 малых газовых составляющих и химические реакции между ними, а также динамика 20 компонент аэрозолей. Кроме того, учитывается влияние аэрозолей на процесс образования капель в облаке. Вторая модель — это свободно распространяемая модель CAM5, созданная в Национальном центре атмосферных исследований (NCAR). Модель CAM5 является составной частью совместной модели Земной системы CESM1. В этой модели можно использовать 4 различных блока решения уравнений динамики атмосферы: конечно-объемный эйлеров по горизонтали, лагранжев по вертикали на равномерной широтно-долготной сетке; блок с использованием спектральных элементов на кубической сфере, а также спектральный эйлеров и конечно-разностный полулагранжев. В эту модель включены блок описания микрофизических процессов в облаках, а также блок атмосферной химии, который описывает основные процессы, связанные с малыми газовыми составляющими и аэрозолями. Также имеются так называемые химико-климатические модели такие, как модель SOCOL (Muthers et al., 2014), которые предназначены для моделирования климата с детальным учетом фотохимических реакций в нижней и средней атмосфере. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. 2023. Т. 1, № 2. С. 86-93. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2023. Vol. 1, No. 2. P. 86-93. © Орлов К. Г., Мингалев И. В., Федотова Е. А., Мингалев В. С., 2023 87