Räumliches Modell der Anzahl topografischer Einheiten (TGU) pro Halbgradgitter, das die Fähigkeit der topografiebasierten Teilgitterstruktur zeigt, topografische Heterogenität über Berggebiete zu erfassen, und die damit verbundene Datenreduktionsmetrik (drm), die ein Maß für die Recheneffizienz ist der Definition einer variablen Anzahl von TGUs pro Netz im Vergleich zur Zuweisung der maximalen Anzahl von TGUs pro Netz, die in dieser Studie 12 beträgt. Kredit: Zeitschrift für Fortschritte in der Modellierung von Erdsystemen (2024). DOI: 10.1029/2023MS004064
Erdsystemmodelle (ESM), die in Klimasimulationen und -projektionen verwendet werden, verwenden typischerweise Gitter mit einer Auflösung von 50 bis 200 km. Diese gelten als relativ grob und sind nur begrenzt in der Lage, die Variabilität der Landoberfläche aufzulösen.
Um die Fähigkeit von ESMs zu verbessern, die Auswirkungen kleiner Landoberflächenunterschiede zu simulieren, führt eine neue Studie eine neue Untergitterstruktur ein. Die Forscher verwendeten auch Methoden, um atmosphärische Variablen wie Niederschlag und Temperatur vom atmosphärischen Raster auf die in ihren früheren Studien für das Erdmodell (ELM Earth Exascale Energy System) ermittelten topografischen Einheiten herunterzuskalieren.
Die Arbeit ist im veröffentlicht Zeitschrift für Fortschritte in der Modellierung von Erdsystemen.
Die Analyse von ELM-Simulationen mit und ohne das neue Landoberflächen-Untergitter und reduzierte atmosphärische Variablen zeigte deren erhebliche Auswirkungen auf Schneefall, Schneewasseräquivalent und Abfluss. Diese Ergebnisse zeigten sich besonders deutlich in Regionen, die von Gebirgslandschaften dominiert werden und in denen die meisten Niederschläge in der kühlen Jahreszeit auftraten.
Die neuen Entwicklungen verbessern die Fähigkeit des ELM erheblich, gemessene Beobachtungen für Schneewasseräquivalente (d. h. die im Schnee enthaltene Menge an flüssigem Wasser) an Telemetriestandorten auf Schnee (SNOTEL) im Westen der Vereinigten Staaten zu reproduzieren.
Durch die Verbesserung der Fähigkeit des ELM, das an 83 % der SNOTEL-Standorte im Westen der Vereinigten Staaten beobachtete Schneewasseräquivalent zu reproduzieren, motiviert diese Studie die Integration neuer Modellfunktionen in E3SM, um die Zyklen regionaler und globaler Wasserprobleme und ihre zukünftigen Veränderungen zu verstehen . . Dies wiederum kann die Grundlage für effektivere Wassermanagementpläne und -maßnahmen bilden.
Die Auswirkungen neuer Entwicklungen auf Simulationen von Landoberflächenprozessen wurden anhand der angrenzenden (d. h. zusammenhängenden) Vereinigten Staaten (CONUS) als Fallstudie bewertet. ELM-Simulationen mit den neuen Entwicklungen führten im Allgemeinen zu höheren Mengen an Schneefall, Schneewasseräquivalent und Abfluss über CONUS. Es wurde festgestellt, dass die Auswirkungen neuer Entwicklungen in Regionen größer sind, die von höhergelegenen Landschaften dominiert werden, und in Regionen, in denen es in der kühlen Jahreszeit am meisten Niederschläge gibt.
Die neuen Entwicklungen haben auch die Fähigkeit von ELM verbessert, das an SNOTEL-Standorten beobachtete Schneewasseräquivalent zu reproduzieren, was zur allgemeinen Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit des Modells beigetragen hat. Die Ergebnisse dieser Studie haben wichtige Implikationen für die Modellierung des Flussflusses und des Wasserressourcenmanagements, die beide stark von hydrologischen Prozessen in Bergregionen beeinflusst werden.
Weitere Informationen:
Teklu K. Tesfa et al., Auswirkungen des topographiebasierten Teilgitterschemas und der Reduzierung des atmosphärischen Antriebs auf die Modellierung von Landoberflächenprozessen in den angrenzenden Vereinigten Staaten, Zeitschrift für Fortschritte in der Modellierung von Erdsystemen (2024). DOI: 10.1029/2023MS004064
Bereitgestellt vom Pacific Northwest National Laboratory
Zitat: Die Erfassung topografischer Unterschiede in kleineren Maßstäben verbessert die Fähigkeit des Erdsystemmodells, Beobachtungen zu reproduzieren (4. Oktober 2024), abgerufen am 6. Oktober 2024 von https://phys.org/news/2024-10-capturing-finer -scale-topographic-differences . HTML
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