2. Sensitivity of the climate syste

2. Sensitivity of the climate system to the state of the
land surface
A number of sensitivity studies were carried out in the late 1970s and early 1980s using abiological land surface parameterizations (LSPs) to explore the roles of albedo, surface roughness, and moisture availability in GCM climatologies (see the review of Garratt 1993 ). Recent work with biophysically realistic models has focused on the role of vegetation and soil type on continental hydrometeorology. Some of the most im¬portant findings are summarized below.
(i) Improved simulation of continental hydromete-orology: Sato et al. (1989a) compared the results of a SiB2-GCM run with those obtained with a conven¬tional bucket hydrology model (control). The conti¬nental evaporation rates associated with the SiB 1 sim¬ulation were consistently lower and in closer agreement with the available observations compared with the re¬sults from the control run, mainly because of the spec¬ification of a surface (stomatal) resistance term to wa¬ter vapor transfer in SiBl. The reduced evapotranspira- tion rates in SiBl resulted in reduced and more realistic continental precipitation fields. More recently, Betts et al. (1994) showed how the implementation of an im¬proved soil moisture and surface resistance parameter¬ization in a numerical weather prediction model re¬sulted in a greatly improved simulation of the precipi¬tation anomaly that gave rise to the Midwestern floods in the United States in the summer of 1993.
(ii) Improved realism of “land cover change” sim-ulation experiments: Dickinson and Henderson-Sellers (1988), Lean and Warrilow (1989), and Nobre et al. (1991) all used biophysically based models to study the impact of large-scale Amazonian deforestation on the regional and global climate. The results from the latter two studies are consistent in showing decreases in regional evapotranspiration and precipitation linked to increases in surface temperature of around 3-5 К associated with the deforestation case. Xue and Shukla (1991) used SiBl to investigate the influence of veg¬etation on precipitation patterns in the Sahelian re¬gional of Africa. They found that replacement of sea¬sonal forest and grassland by desert led to a simulated reduction in evapotranspiration and rainfall over the same areas, resulting in a net displacement of the sea¬sonal rainfall patterns to the south.
(iii) Improved understanding of the effects of spa¬tial or temporal variations in land surface properties: Koster and Suarez (1994) used a variant of SiBl to investigate the effects of diurnal variations in surface resistance on convective precipitation rates over the continents. In SiBl, the empirical canopy physiological model acts to increase surface resistance as the near¬surface vapor pressure deficit increases during the af¬ternoon. This effect, which is observed in nature and is assumed to be a water-conserving mechanism in higher plants, reduces afternoon evapotranspiration rates and increases sensible heat fluxes above the levels calcu¬lated with diumally constant surface resistance values: convection and convective rainfall rates are signifi¬cantly enhanced as a result. Koster and Suarez (1992) also used SiBl to calculate the contributions of “mo¬saics” of different vegetation types within a single GCM grid square to explore different averaging schemes; it was found that some straightforward av¬eraging of key parameters could produce results com¬parable to fully discretized treatments. Noilhan et al. (1991) and Pielke and Avissar (1990) used biophysical LSPs within mesoscale models to explore the role of vegetation type and/or soil moisture discontinuities on mesoscale circulations and their contributions to area- averaged heat and moisture fluxes. Their work and re¬ports from other groups indicate that sharp variations in land surface properties, for example, forest-agricul¬ture boundaries, can give rise to significant mesoscale effects under certain conditions. The need for enhanced realism and accuracy in all aspects of climate modeling will increase as scientists try to understand and predict the implications of global change. Up to now, the emphasis has been on improv¬ing the calculation of the surface energy and water budgets in LSPs since these are associated with fluxes that have immediate and large effects on the physical climate system as represented in GCMs. However, we anticipate that there will be a significant demand for realistic representation of longer timescale processes, notably the carbon cycle and large-scale hydrology, in earth system models of the future.

Результаты (русский) 1:

2. чувствительность климатической системы к состояниюповерхность землиРяд исследований чувствительности были проведены в конце 1970-х и начале 80-х годов с использованием Форсиртестеры земли поверхности параметризаций (LSP) для изучения роли альбедо, шероховатости поверхности и наличие влаги в ОМЦ climatologies (см. Обзор Гаррат 1993). Недавняя работа с биофизически реалистичных моделей была сосредоточена на роли типа растительности и почвы на континентальном гидрометеорологии. Ниже кратко излагаются некоторые из наиболее im¬portant выводов.(i) улучшение моделирования континентальных hydromete-orology: Сато соавт (1989a) сравнил результаты SiB2-GCM с результатами, полученными с модель гидрологии ведро (контроль), conven¬tional. Conti¬nental испарения связанные с SiB 1 sim¬ulation были ниже и более тесного соглашения с имеющихся наблюдений, по сравнению с re¬sults из элемента управления, запуска, главным образом из-за spec¬ification поверхности (устьичного) сопротивление термина для передачи пара wa¬ter в SiBl. Снижение evapotranspira-tion ставки в SiBl привело к сокращению и более реалистичные континентальные осадки поля. В последнее время соавт. Беттс (1994) показано, как реализация im¬proved почв влаги и поверхности сопротивления parameter¬ization в числовых прогнозов модели re¬sulted в значительно улучшить моделирование precipi¬tation аномалии, которые привели к Midwestern наводнения в Соединенных Штатах в летом 1993 года.(ii) улучшить реализм «изменения покрова земли» sim трологии эксперименты: Дикинсон и Хендерсон-продавцы (1988), Lean и Уоррилоу (1989) и Нобре соавт (1991) все используемые биофизически на основе моделей для изучения последствий крупномасштабных обезлесения Амазонии на региональном и глобальном климате. Результаты последних двух исследований последовательно показаны уменьшается в региональных эвапотранспирации и осадков, связаны с повышением температуры поверхности около 3-5 К, связанные с делом обезлесения. Сюэ и Шукла (1991) используется SiBl для изучения влияния veg¬etation на осадков в Сахеле re¬gional Африки. Они обнаружили, что замена sea¬sonal лесов и лугопастбищных угодий пустыней, привели к имитируемых сокращения эвапотранспирации и осадков в тех же районах, что привело чистой перемещению sea¬sonal осадков на юге.(iii) улучшение понимания последствий spa¬tial или временные изменения свойств поверхности земли: костер и Суарес (1994) используется вариант SiBl для изучения последствий суточных вариаций поверхностного сопротивления по ставкам конвективной осадков на континентах. В SiBl, эмпирические canopy физиологические модели действия для увеличения поверхностного сопротивления как давление паров near¬surface дефицит возрастает во время af¬ternoon. Этот эффект, который наблюдается в природе и предполагается, что механизм сохранения воды в высших растений, снижает дневные ставки эвапотранспирации и увеличивает потоки разумные тепла выше уровня calcu¬lated с diumally значения постоянной поверхности сопротивления: конвекция и конвективные осадков ставки являются signifi¬cantly, улучшено в результате. Костер и Суарес (1992) также используется SiBl для расчета взносов «mo¬saics» различных типов растительности в пределах одного квадрата сетки МОЦ для изучения различных схем усреднения; было установлено, что некоторые просто av¬eraging ключевых параметров может дать результаты com¬parable полностью дискретизированное лечение. Noilhan соавт (1991) и Pielke и Avissar (1990) используется биофизический LSP в рамках среднемасштабных моделей для изучения роли растительности и/или почвы влага несплошностей на мезомасштабной циркуляции и их вклад в области-в среднем потоков тепла и влаги. Их работы и re¬ports из других групп показывают, что острые изменения свойств поверхности земли, например, лес agricul¬ture границы, может привести к воздействию значительных мезомасштабные при определенных условиях. Необходимость активизации реализма и точности во всех аспектах моделирования климата будет увеличиваться, как ученые пытаются понять и предсказать последствия глобальных изменений. До сих пор акцент был на improv¬ing расчет поверхностной энергии и воды бюджетов в LSP поскольку они связаны с потоками, которые имеют непосредственные и большие последствия для физической климатической системы в GCMs. Однако мы ожидаем, что будет значительный спрос на реалистичное представление более шкалы времени процессов, в частности углеродного цикла и крупномасштабных гидрологии, в модели земли системы будущего.

Результаты (русский) 3:

2.сложность климатической системы к государствус поверхности землиряд аспектов исследования проводились в конце 70 - х - начале 80 - х годов с использованием abiological поверхности земли параметризации (lsps) для изучения роли альбедо, шероховатость поверхности, и влаги, наличие в омц climatologies (см. обзор паровоз системы гарратт 1993 года).последние работы с biophysically реалистичных моделей сосредоточил свое внимание на роли растительности и типа почвы на континентальных гидрометеорологии.некоторые из наиболее im ¬ portant выводы приведены ниже.i) улучшения моделирования континентального hydromete orology: сато и др.(1989a) по сравнению результатов sib2 мгц бежать с результатами, полученными с conven ¬ так ведро гидрологии модели (контроля).The конти ¬ nental испарения ставок, связанных с губ 1 SIM ¬ ulation постоянно ниже, и более соглашение с имеющиеся замечания по сравнению с вновь ¬ sults от контроля идут, главным образом из - за spec ¬ ification от поверхности (удельного устьичного) сопротивление термин ва ¬ - пара передачи в sibl.сокращение evapotranspira - два ставки в sibl привело к сокращению и более реалистичный континентальных осадков областях.в последнее время, беттс и др.(1994), показали, как осуществление IM ¬ оказались влажности почв и стойкость поверхности параметр ¬ ization в численных прoгнoзoв пoгoды модель вновь ¬ sulted в значительное улучшение результатов моделирования precipi ¬ vйgйtation аномалия, которая привела к западные наводнения в соединенных штатах летом 1993 года.ii) улучшение реализм "изменения растительного покрова" сим ulation эксперименты: дикинсон и хендерсон продавцы (1988), мяса и уоррилоу (1989), и нобре et al.(1991) используется biophysically на основе модели для изучения последствий крупномасштабных амазонских лесов на региональные и глобальные изменения.результаты двух последних исследований последовательно демонстрирует снижение региональной испарения и осадков связано с увеличением температуры поверхности около 3 - 5 к, связанных с обезлесением.сюэ и шукла (1991), используемых sibl для изучения влияния овощи ¬ etation по модели выпадения осадков в сахельском вновь ¬ по африке.они обнаружили, что замена море ¬ жа сонал лесные и луговые в пустыню к искусственной сокращения испарения и осадков в одних и тех же районах, в результате чего чистая перемещения море ¬ жа сонал осадков на юге.iii) улучшение понимания последствий спа ¬ экспериментального или временных колебаний в землю свойства поверхности: костер, и суарес (1994) используется вариант sibl для анализа последствий колебания поверхности суточный сопротивление конвективных количеством осадков на континенты.в sibl, эмпирические навес физиологических типовых законов для увеличения стойкость поверхности, как возле ¬ поверхность давление пара дефицит увеличения в ходе AF ¬ ternoon.этот эффект, который отмечается в природе и считается вода сохранения механизма в высших растений, снижает ставки во второй половине дня испарения и увеличивает разумным тепловых потоков выше уровней, calcu ¬ области с diumally постоянно стойкость поверхности ценности: конвекции и конвективных осадков ставки являются значительные ¬ cantly расширены в результате.костер и суарес (1992) также используются для расчета взносов sibl "мо ¬ saics" различных типов растительности в рамках одного квадрата сетки в среднем мгц для изучения различных схем; было установлено, что некоторые простые av ¬ eraging ключевых параметров может приносить результаты ком ¬ притча полностью discretized лечения.noilhan et al.(1991) и pielke и avissar (1990) использовали биофизические lsps в мезомасштабной модели для изучения роли тип растительности и / или влажности почвы разрывы по мезомасштабной тиражами и их вклад в районе - в среднем жары и влажности потоков.их работу и вновь ¬ порты из других групп свидетельствуют о том, что резкие изменения в землю свойствами поверхности, например, лесные сельское хозяйство ¬ туре границ, могут привести к значительным мезомасштабной последствия при определенных условиях.необходимость расширения реализма и точность во всех аспектах моделирования климата будет увеличиваться, как ученые пытаются понять и предсказать последствия глобального изменения климата.в настоящее время основное внимание уделяется импровизация ¬ ING расчет поверхностных водных и энергетических бюджетов в lsps с этим связаны с потоков, которые оказывают непосредственное и значительное воздействие на физическое изменение системы, представленные в мгц.вместе с тем, мы ожидаем, что будет большой спрос на более реалистичного представления сроки процессов, в частности в углеродном цикле и крупномасштабных гидрологии, в модели системы земли, о будущем.