Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Институт естественных наук

Департамент «физический факультет»

Кафедра общей и молекулярной физики

Изучение общей циркуляции атмосферы и модели общей циркуляции echam

Направление подготовки «Фундаментальная радиофизика и физическая электроника»

Допустить к защите:	Курсовая работа
Зав. кафедрой: д.ф.-м.н., проф. В.Г.Черняк ____________________________	Кузнецовой Нины Юрьевны _____________________________
Нормоконтролер: асс. Н.А. Балукова ____________________________	Научный руководитель: к.ф.-м.н., в.н.с ЛФКОС К.Г. Грибанов ________________________________

Екатеринбург

2014

МЕСТО ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Работа выполнена в Лаборатории физики климата и окружающей среды Института Естественных Наук Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования Уральского Федерального Университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина.

СОДЕРЖАНИ

ВВЕДЕНИЕ 5

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 7

1 Обзор литературы 7

2 Постановка задачи 9

3 Строение атмосферы 10

4 Основные уравнения 11

4.1 Уравнение непрерывности 11

4.2 Термодинамическое уравнение 11

4.3 Уравнение движения 12

5 Координаты 14

6 ECHAM 16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 19

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 20

Введение 4

Основная часть 6

1 Обзор литературы 6

2 Постановка задачи 7

3 Строение атмосферы 8

4 Основные уравнения 9

4.1 Уравнение непрерывности 9

4.2 Термодинамическое уравнение 9

4.3 Уравнение движения 10

5 Координаты 12

6 ECHAM 14

Заключение 17

Список литературы 18

Введение

Проблема климатических изменений в субарктических и арктических широтах приводит к необходимости разработки детальных моделей общей циркуляции атмосферы, способных прогнозировать в среднем метеорологические и другие связанные с ними параметры окружающей среды на десятилетия вперед. Глобальное потепление является одной из основных проблем современности, и ожидается, что наиболее сильно оно проявится в высоких широтах, особенно в Арктических широтах северного полушария. Более того, арктические ландшафты особенно чувствительны к изменению температуры из-за тающей вечной мерзлоты [1]. Основной причиной потепления за последние 50 лет, по всей видимости, является рост концентрации парниковых газов, главным образом СО₂ и СН₄ в атмосфере [2].

Глобальные водный и углеродный циклы являются наиболее важными взаимодействующими компонентами климатической системы, и с физической точки зрения, и с точки зрения будущих последствий изменения климата, которые отразятся на человеческом обществе. Они в значительной степени контролируют различные механизмы обратных связей системы Земли с возмущениями энергетического баланса в тропосфере. Радиационный дисбаланс Земли из-за роста концентрации парниковых газов в атмосфере примерно удваивается при учете сопутствующего роста концентрации водяного пара. Две дополнительные климатические обратные связи относятся к гидрологическим циклу и являются более неопределенными, чем связь, обусловленная водяным паром, а именно, обратная связь, обусловленная изменениями облачного покрова и обратная связь, обусловленная отражательной способностью снега и льда. На крупном региональном масштабе водные циклы оказывают главное влияние на энергетический запас поверхности посредством скрытых потоков тепла, связанных с испарением и конденсацией. Многие важные процессы не могут быть удовлетворительно описаны посредством прямых наблюдений. Например, процессы, происходящие внутри облака в существенной степени недоступны для методов спутникового и наземного дистанционного зондирования. Поэтому относительное содержание изотопологов молекул воды H₂¹⁸O и HD¹⁶O, обычно обозначаемое как δ¹⁸O и δD, могут быть использованы в качестве аналитического инструмента для определения различных «скрытых», но ключевых аспектов водного цикла [3]. Символом δ обозначают такое отношение относительных концентраций: , где химические формулы обозначают концентрации соответствующих веществ, а индекс SMOW относится к среднему значению для океанической воды.

Несколько десятилетий назад использование двух стабильных изотопологов воды H₂¹⁸O и HDO в моделях общей циркуляции атмосферы с учетом их фракционирования в процессе испарения и конденсации начало активно развиваться как понятный и наиболее полезный метод в исследовании климата. Это было замечено уже в 1964 году, когда Дансгард показал в своей ранней работе основное влияние климатических вариаций на изотопный состав осадков [4]. Дансгард успешно объяснил, как и почему в большинстве регионов Земли изотопный состав осадков линейно связан с локальной температурой (так называемый «температурный эффект»).

В исследованиях Дансгарда и других, было показано, что стабильные изотопы воды являются наиболее ценным инструментом для палеоклиматических исследований. Они представляют собой общий сигнал среди многих различных типов климатических архивов, в которых сохранились прошлые изменения гидрологического цикла Земли.