ИСТИНА

Недостаточное знание о процессах взаимодействия атмосферного пограничного слоя (АПС) с горизонтально-неоднородной подстилающей поверхностью суши (в том числе, при наличии водоемов и растительности) при различных условиях стратификации является в настоящее время одним из основных факторов, ограничивающих качество технологий прогноза погоды и экспертных моделей климата и его изменений. Важно также и то, что в изменениях климата, помимо термодинамического режима суши, значительную роль играет углеродный цикл ее деятельного слоя, где ключевое значение имеют наземные экосистемы (обмен углекислым газом) и увлаженные территории (обмен метаном). В докладе дан обзор проблемы моделирования АПС с акцентом на процессы, происходящие в умеренных и высоких широтах Северного полушария. Особый интерес представляет при этом Арктика, существенное климатическое потепление которой отражается в динамике экологических показателей, причем экосистемы крайне уязвимы к антропогенным воздействиям. Характерными для высоких широт являются экстремальные природно-климатические условия, включая низкие значения температуры воздуха, сильные ветры, наличие ледяного и снежного покрова большую часть года, а также многолетней мерзлоты. Следует также отметить очаговый характер промышленно-хозяйственного освоения региона: наибольшему воздействию подвержены территории, окружающие сосредоточение антропогенной деятельности. Здесь происходит активная деградация экосистем, следствием которой становится разрушение почвенно-растительного покрова, развитие термоэрозии, снижение численности редких видов. Урбанизированные территории вследствие активной антропогенной деятельности и особенностей свойств подстилающей поверхности оказывают существенное воздействие на микроклимат и состояние пограничного слоя атмосферы. По мере совершенствования моделей прогноза погоды и климата (за счет отказа от гидростатического приближения и, особенно, по достижении высокого пространственного разрешения), традиционные параметризации атмосферного пограничного слоя перестают быть приемлемыми. Главные их недостатки – неприменимость к экстремальным условиям стратификации и к течениям над сложными поверхностями – не удается устранить, оставаясь в рамках классической теории. Необходимы новые подходы к разработке параметризаций, которые должны опираться как на результаты вихреразрешающего и прямого численного моделирования турбулентных процессов в атмосферном пограничном слое, так и на данные специализированных натурных экспериментов. При этом урбанизированные территории представляют особый интерес, для которых оценка и прогнозирование микроклимата и экологии в городах и их окрестностях является задачей определения статистических характеристик стратифицированных турбулентных течений с пространственной детализацией вплоть до масштабов, сравнимых с масштабами отдельных зданий. В докладе представлены некоторые результаты, полученные в ходе реализации проектов, направленных на исследование перечисленных выше проблем и поддержанных грантом РНФ № 17-17-01210 и грантом РФФИ № 18-05-60126.