Елисеев А.В.
 Статья на сайте eLibrary

Модели земной климатической системы, наряду с физическими компонентами климата (атмосфера, океан, морской лёд, деятельный слой суши), содержат также модули для описания (био)геохимических процессов в земной системе, а также, в ряде случаев, социо-экономических процессов. На вершине иерархии таких моделей находятся модели общей циркуляции, которые способны детально представлять каждую из учитываемых компонент, но характеризуются высокой вычислительной стоимостью. Наиболее простыми моделями земной климатической системы являются энергобалансовые и радиационно-конвективные, характеризующиеся низким пространственным разрешением и учитывающие лишь небольшое число наиболее важных климатообразующих процессов. Несмотря на это, данные модели характеризуются и рядом достоинств - прежде всего, простой и понятной физикой. Более того, радиационно-конвективные модели полезны для исследования ряда учитываемых в моделях общей циркуляции процессов и для настройки соответствующих блоков. Кроме того, выделяется класс моделей земной климатической системы промежуточной сложности, в которых учитывается бoльшая часть процессов, представленных и в моделях общей циркуляции (а иногда и неучитываемые в них процессы), но с рядом упрощений. Достоинством этого класса является возможность интегрирования модели на сроки от десятков тысяч лет и более. В обзоре рассмотрены все указанные классы моделей с обсуждением их особенностей, в том числе явно учитываемых в них законов сохранения, а также классов задач, к которым целесообразно применять модели земной климатической системы разных типов. Дополнительно обсуждаются проекты сравнения моделей земной климатической системы, в которых одновременно используются модели разных классов.

На английском языке
Hierarchy of the Earth system models
Eliseev А.V.

Models of the Earth climate system, along with the physical components of the climate (atmosphere, ocean, sea ice, active land layer), contain modules for describing (bio)geochemical processes in the Earth system, as well as the socio-economic processes in some cases. At the top of the hierarchy of such models one can see general-circulation models which are able to represent each of the considered components in detail, but are characterized by high computational cost. The simplest models of the Earth climate system are the energy-balance models and radiative-convective models characterized by low spatial resolution and allowance for only a small number of the most important climate-forming processes. Nevertheless, these models are characterized by a number of advantages, primarily, simple and understandable physics. Moreover, radiative-convective models are useful for studying a number of the processes allowed for in general-circulation models and setting appropriate units. In addition, there is a class of models of the Earth climate system of intermediate complexity, which take into account most of the processes presented in the general-circulation models (and sometimes the processes unaccounted for in them), but with a number of simplifications. The advantage of this class is related to a possibility of integrating the model for the periods of tens of thousands of years or even more. The review deals with all these classes of models with discussions of their features, including the conservation laws explicitly taken into account in them, as well as the classes of problems to which it is advisable to apply the models of the Earth climate system of different types. Additionally, the projects for comparing the models of the Earth climate system are discussed in which models of different classes are used simultaneously.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2024_67_07_545