Введение
Сцепленная климатическая модель HadCM3 (сокращение от Hadley Centre Coupled Model, версия 3) – это модель общей циркуляции океана и атмосферы (AOGCM), разработанная в Центре Хэдли в Соединенном Королевстве. Она была одной из основных моделей, использованных в Третьем оценочном докладе МГЭИК в 2001 году. В отличие от более ранних AOGCM, разработанных в Центре Хэдли и других учреждениях (включая предшественника HadCM2), HadCM3 не требует коррекции потоков (добавления "искусственных" тепловых и пресноводных потоков на поверхности океана) для получения качественной симуляции. Более высокое разрешение океана в HadCM3 является ключевым фактором этого; другие факторы включают хорошее согласование между атмосферной и океанической составляющими, а также усовершенствованную схему перемешивания океана (Gent и McWilliams). HadCM3 использовалась для проведения симуляций на периоды, превышающие тысячу лет, демонстрируя незначительный дрейф в поверхностном климате. HadCM3 состоит из двух компонентов: атмосферной модели HadAM3 и океанической модели HadOM3 (включающей модель морского льда). В симуляциях используется календарь на 360 дней, где каждый месяц длится 30 дней.
HadCM3 (abbreviation for Hadley Centre Coupled Model, version 3) is a coupled atmosphere ocean general circulation model (AOGCM) developed at the Hadley Centre in the United Kingdom. It was one of the major models used in the IPCC Third Assessment Report in 2001. Unlike earlier AOGCMs at the Hadley Centre and elsewhere (including its predecessor HadCM2), HadCM3 does not need flux adjustment (additional "artificial" heat and freshwater fluxes at the ocean surface) to produce a good simulation. The higher ocean resolution of HadCM3 is a major factor in this; other factors include a good match between the atmospheric and oceanic components; and an improved ocean mixing scheme (Gent and McWilliams). HadCM3 has been run to produce simulations for periods of over a thousand years, showing little drift in its surface climate. HadCM3 is composed of two components: the atmospheric model HadAM3 and the ocean model HadOM3 (which includes a sea ice model). Simulations use a 360 day calendar, where each month is 30 days.
Модель атмосферы (HadAM3)
HadAM3 — это модель, основанная на сетке точек, с горизонтальным разрешением 3,75 × 2,5 градуса по долготе и широте. Это соответствует расстоянию между точками примерно 300 км и приблизительно сопоставимо с усечением T42 в спектральной модели. На скалярной сетке (давление, температура и влажность) имеется 96 × 73 точек сетки; векторная сетка (скорость ветра) смещена на половину ячейки сетки (см. сетку Аракавы B). В вертикальном направлении используется 19 уровней, построенных с помощью гибридной (сигма и давление) системы координат. Временной шаг составляет 30 минут (с тремя подшагами на каждый шаг в динамике). Вблизи полюсов поля подвергаются фильтрации Фурье для предотвращения возникновения неустойчивостей, связанных с критерием CFL. Эта модель лежит в основе PRECIS (Providing Regional Climates for Impacts Studies) и является атмосферной компонентой распределенного вычислительного проекта Climateprediction.net.
Модель океана (HadOM3)
Модель океана имеет разрешение 1,25 × 1,25 градусов, 20 уровней и временной шаг в один час. Таким образом, на каждый пункт атмосферной сетки приходится шесть пунктов океанической сетки. Для упрощения связи между двумя моделями сетки выровнены, а береговая линия океана приводится в соответствие с атмосферной сеткой.
Соединение
Атмосферная модель запускается на сутки, и потоки (тепла, влаги и импульса) на границе атмосфера-океан накапливаются. Затем запускается модель океана также на сутки, с накоплением обратных потоков. Этот процесс повторяется на протяжении всего периода моделирования. В отличие от предшествующей модели HadCM2, нет необходимости в коррекции потоков – климат модели остается стабильным и не подвержен значительному дрейфу. Отсутствие коррекции потоков МГЭИК называет одним из достижений в области моделирования с момента публикации Второго оценочного доклада МГЭИК. Модель океана включает в себя термодинамическую динамическую модель морского льда с примитивной динамикой (дрейфа океана).
Модель сланца (HadSM3)
Атмосферная модель может быть запущена в сочетании с упрощенным "слойным океаном" вместо полноценного динамического океана. Это быстрее (и требует меньше памяти), чем полная модель, но лишена динамической обратной связи от океана, которая учитывается в полных моделях океан-атмосфера, используемых для прогнозов изменения климата до 2100 года. Слоистая модель требует этапа калибровки, в течение которого температура океана поддерживается на уровне климатологических значений, пока она вычисляет "коррекцию потоков", то есть дополнительные потоки между океаном и атмосферой, необходимые для поддержания баланса в моделируемом океане (модель океана не включает течения; эти потоки в некоторой степени компенсируют тепло, которое переносилось бы отсутствующими течениями). После этого этапа калибровки модель может быть запущена в климатическом режиме.