Термический режим снежного покрова зимой в высокогорной части Эльбруса по натурным данным и результатам моделирования

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

На основе данных наблюдений на леднике Гарабаши на юго-восточном склоне Эльбруса в феврале 2021/22 г. проведена верификация LSM SPONSOR для условий периода аккумуляции. Показано, что при значении коэффициента серости 0.98 ошибка моделирования радиационной температуры снежной поверхности не превышает 1°С. Кроме того, модель адекватно воспроизводит термический режим глубоких слоев снежного покрова. Показано, что методическая проблема измерений термического режима в нарушенном снежном покрове может приводить к существенным ошибкам измерения температуры снега. Сравнение результатов моделирования с прямыми измерениями потоков явного тепла по методу eddy covariance показало их хорошее соответствие (коэффициент корреляции более 0.9), хотя для случаев температурной инверсии в приземном слое отмечается систематическое завышение моделью абсолютных значений потоков. На основе данных измерений выявлен факт достаточно высокой повторяемости высоких значений турбулентных потоков в условиях интенсивного радиационного прогрева в сочетании с высокими скоростями ветра, что по всей видимости оказывается типичным для высокогорных районов в зимнее время.

Об авторах

Е. Д. Дроздов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: drozdov.jeka@yandex.ru
Россия, Москва

Д. В. Турков

Институт географии РАН

Email: drozdov.jeka@yandex.ru
Россия, Москва

П. А. Торопов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Институт географии РАН

Email: drozdov.jeka@yandex.ru
Россия, Москва; Россия, Москва

А. Ю. Артамонов

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН

Email: drozdov.jeka@yandex.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Волошина А.П. Метеорология горных ледников // МГИ. 2001. Т. 92. С. 3–148.
  2. Гандин Л.С., Каган Р.Л. Статистические методы интерпретации метеорологических данных. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 360 с.
  3. Гусев Е.М., Насонова О.Н., Джоган Л.Я., Айзель Г.В. Моделирование формирования стока рек и снежного покрова на севере Западной Сибири // Водные ресурсы. 2015. Т. 42. № 4. С. 387–395.
  4. Дроздов Е.Д., Торопов П.А., Турков Д.В., Шестакова А.А., Андросова Е.Е. Оценка эффекта сублимации ледяных кристаллов при метелях над поверхностью горного ледника на основе натурных данных и численного моделирования // Современные тенденции и перспективы развития гидрометеорологии в России: Материалы IV Всеросс. науч.-практич. конф., приуроч. к Году науки и технологий. Иркутск: Изд-во ИГУ, 2021. С. 397–404.
  5. Дюнин А.К. Механика метелей // Новосибирск: Сибирское отделение АН СССР, 1963. 378 с.
  6. Каталог ледников России // Электронный ресурс. https://www.glacrus.ru Дата обращения: 04.06.2022.
  7. Ледники и климат Эльбруса / Ред. В.Н. Михаленко. М., СПб.: Нестор–История, 2020. 372 с.
  8. Оледенение Эльбруса / Ред. Г.К. Тушинский. М.: Изд-во МГУ, 1968. 345 с.
  9. Осокин Н.И., Сосновский А.В., Чернов Р.А. Коэффициент теплопроводности снега и его изменчивость // Криосфера Земли. 2017. Т. XXI. № 3. С. 60–68. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2017-3(60-68)
  10. Павлов А.В. Теплофизика ландшафтов. Новосибирск: Наука, 1979. 286 с.
  11. Репина И.А., Степаненко В.М., Барсков К.В., Пашкин А.Д., Артамонов А.Ю. Взаимодействие атмосферы с неоднородной подстилающей поверхностью // Динамика и взаимодействие геосфер земли: Материалы Всеросс. конф. с междунар. участием, посвящ. 100-летию подготовки в Томском гос. ун-те специалистов в области наук о Земле. Томск: Томский центр науч.-технич. информации, 2021. С. 187–190.
  12. Торопов П.А., Михаленко В.Н., Кутузов С.С., Морозова П.А., Шестакова А.А. Температурный и радиационный режим ледников на склонах Эльбруса в период абляции за последние 65 лет // Лёд и Снег. 2016. Т. 56. № 1. С. 5–19.
  13. Торопов П.А., Шестакова А.А., Смирнов А.М., Поповнин В.В. Оценка компонентов теплового баланса ледника Джанкуат (Центральный Кавказ) в период абляции в 2007–2015 годах // Криосфера Земли. 2018. Т. XXII. № 4. С. 42–54. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2018-4(42-54)
  14. Турков Д.В., Сократов В.С. Расчёт характеристик снежного покрова равнинных территорий с использованием модели локального тепловлагообмена SPONSOR и данных реанализа на примере Московской области // Лёд и Снег. 2016. Т. 56. № 3. С. 369–380. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2016-3-369-380
  15. Шмакин А.Б., Рубинштейн К.Г. Валидация динамико-статистического метода детализации метеорологических параметров // Тр. Гидрометцентра России. 2006. Вып. 341. С. 186–208.
  16. Шмакин А.Б., Турков Д.В., Михайлов А.Ю. Модель снежного покрова с учетом слоистой структуры и её сезонной эволюции // Криосфера Земли. 2009. Т. XIII. № 4. С. 69–79.
  17. Bintanja R., Van Den Broeke M.R. The Surface Energy Balance of Antarctic Snow and Blue Ice // Journ. of Applied Meteorology. 1995. 34. P. 902–926. https://doi.org/10.1175/1520-0450(1995)034<0902:TSEBOA>2.0.CO;2
  18. Boone A., Etchevers P. An Intercomparison of Three Snow Schemes of Varying Complexity Coupled to the Same Land Surface Model: Local-Scale Evaluation at an Alpine Site // Bull. Amer. Meteorol. Society. 2001. 2 (4). P. 374–394. https://doi.org/10.1175/1525-7541(2001)0022.0.CO;2
  19. Essery R., Semenov V., Turkov D. Snow cover duration trends observed at sites and predicted by multiple models // The Cryosphere. 2020. 14. P. 4687–4698. https://doi.org/10.5194/tc-14-4687-2020
  20. Etchevers P., Martin E., Brown R. Validation of the energy budget of an alpine snowpack simulated by several snow models (SnowMIP project) // Annals of Glaciology. 2004. V. 38. P. 150–158. https://doi.org/10.3189/172756404781814825
  21. High Mountain Areas in IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate (The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 2019) / Lead authors R. Hock, G. Rasul, S. Kutuzov et al., 2019.
  22. Kominami Y., Endo Y., Niwano Sh., Ushioda S. Viscous compression model for estimating the depth of new snow // Annals of Glaciology. 1998. V. 26. P. 77–82.
  23. Krinner G., Derksen C., Richard E. et al. ESM-Snow MIP: assessing snow models and quantifying snow-related climate feedbacks // Geosci. Model Dev. 2018. 11. P. 5027–5049. https://doi.org/10.5194/gmd-11-5027-2018
  24. Menard C., Essery R., Turkov D. Scientific and human errors in a snow model intercomparison // Bull. Amer. Meteorol. Society. 2021. V. 201. Is. 1. P. E61–E79. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-19-0329
  25. Landry C.C., Buck K.A., Raleigh M.S., Clark M.P. Mountain system monitoring at Senator Beck Basin, San Juan Mountains, Colorado: A new integrative data source to develop and evaluate models of snow and hydrologic processes // Water Resour. Res. 2014. 50. P. 1773–1788. https://doi.org/10.1002/2013WR013711
  26. Lapo K., Nijssen B., Lundquist J.D. Evaluation of Turbulence Stability Schemes of Land Models for Stable Conditions // Journ. of Geophys. Research: Atmospheres. 2019. 124 (6). P. 3072–3089. https://doi.org/10.1029/2018jd028970
  27. Lejeune Y., Dumont M., Panel J.-M., Lafaysse M., Lapalus P., Le Gae E., Lesaffre B., Morin S. 57 years (1960–2017) of snow and meteorological observations from a mid-altitude mountain site (Col de Porte, France, 1325m of altitude) // Earth Syst. Sci. Data. 2019. № 11. P. 71–88. https://doi.org/10.5194/essd-11-71-2019
  28. Liu S., Lu L., Mao D., Jia L. Evaluating parameterizations of aerodynamic resistance to heat transfer using field measurements // Hydrology and Earth System Sciences. 2007. 2 (11). P. 769–783. https://doi.org/10.5194/hess-11-769-2007
  29. Marzeion B., Jarosch A.H., Gregory J.M. Feedbacks and mechanisms affecting the global sensitivity of glaciers to climate change // The Cryosphere. 2014. № 8. P. 59–71.
  30. Pomeroy J.W., Jones H.G. Wind-Blown Snow: Sublimation, transport and changes to polar snow, in: Chemical exchange between atmosphere and polar snow // NATO ASI Series, edited by E. Wolff and R.C. Bales, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1996. 43. P. 453–489.
  31. Slater A.G., Schlosser C.A., Desborough C.E. The representation of snow in land surface schemes: results from PILPS 2(d) // Journ. of Hydrometeorology. 2001. V. 2. № 1. P. 7–25.
  32. Shmakin A.B. The updated version of SPONSOR land surface scheme: PILPS-influenced improvements // Global and Planetary Change. 1998. V. 19. № 1–4. P. 49–62.
  33. Snow and Climate / Ed. by R.L. Armstrong, E. Brun. Cambridge, U.K.: Cambridge Univ. Press, 2008. 222 p.
  34. Sokratov S.A., Sato A. The effect of wind on the snow cover // Annals of Glaciology. 2001. № 32. P. 116–120.
  35. Sturm M., Holmgren J., Konig M., Morris K. The thermal conductivity of seasonal snow // Journ. of Glaciology. 1997. V. 43. № 143. P. 26–41.
  36. Toropov P.A., Aleshina M.A., Grachev A.M. Large-scale climatic factors driving glacier recession in the Greater Caucasus, 20th–21st century // Intern. Journ. of Climatology. 2019. P. 4703–4720. https://doi.org/10.1002/joc.6101

Дополнительные файлы



Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.