Трехмерные модели

 

Мак-Кракен и Уолтон (MacCracken, Walton, 1984) выполнили полностью самосогласованные вычислительные эксперименты с помощью модели общей циркуляции атмосферы Орегонского университета (Gates, Schlesinger, 1977) в сочетании с трехмерной модифицированной версией модели переноса примесей GRANTOUR (MacCracken, 1983). В этой версии GRANTOUR тропосфера разделена на 10 000 частей одинакового объема, которые первоначально располагаются в четырех слоях; эти выделенные объемы двигаются в трехмерном поле ветра, рассчитанного по модели общей циркуляции атмосферы. В модели предполагается, что загрязнение содержит два класса частиц диаметром соответственно больше и меньше 1 мкм. По предположению эти частицы имеют поперечное сечение экстинкции 6,7 и 2,6 м2/г соответственно. Частицы дыма могут вымываться осадками, которые возникают в ближайшей ячейке модели. Так как уровень осадков изменяется вместе с изменением климатического режима, продолжительность жизни частиц также изменяется самосогласованно. Большие частицы выводятся в четыре раза быстрее, чем маленькие.
В первых расчетах коагуляция не рассматривалась, что потенциально могло привести к завышенным вплоть до 50% значениям оптической толщины экстинкции и поглощения, рассчитанным для 30-х суток (Penner, Haselman, 1985). Как и в несамосогласованном случае, обсуждавшемся ранее, в модели Орегонского университета тропосфера разбита на два слоя, тогда как стратосфера не рассматривается совсем. Температура поверхности океана и солнечная радиация считаются постоянными и соответствующими июльским условиям. Последнее предположение, вероятно, приводит к завышенному значению температуры поверхности суши и заниженному значению количества осадков на континентах, получающихся в контрольном расчете (из-за заниженной влажности почвы).
Были рассчитаны два варианта с самосогласованным описанием переноса аэрозоля. В первом принималось, что 150 млн. т дыма инжектируется в тропосферу с постоянным отношением смеси по всей толще от поверхности до высоты около 11 км. Это приблизительно эквивалентно по величине выброса сценарию 14, разработанному Турко и др. (Turco et ah, 1983а), хотя используется другое начальное вертикальное распределение дыма, поскольку делается предположение 6 постоянстве отношения смеси и большей высоте выброса. Во втором случае предполагалось, что масса дыма составляет лишь 15 млн. т и его выделение происходит в четырех отдельных регионах на западе и востоке США, в Европе и Западной Азии.
 На 20-е сутки дым фактически распределяется почти равномерно по всему Северному полушарию, кроме низких широт. В нескольких регионах оптическая толщина экстинкции все еще велика и достигает 10, но на большей части полусферы оптическая толщина экстинкции принимает значения, близкие к 2, что приблизительно соответствует средней по полусфере оптической толщине в этот момент. В течение первых трех недель дым начинает распространяться в экваториальные и субтропические регионы южной полусферы.