Prospects for using re-analysis data and the General Circulation Model of the atmosphere and oceans to study thermal conditions

Abstract

Целью исследования является анализ и оценка воспроизводства термического режима на Европейской территории России (ЕТР) моделями общей циркуляции атмосферы и океана (МОЦАиО), входящими в CMIP6, и ре-анализами NCEP/NCAR Reanalysis 1, MERRA-2 и ERA5 с 1981 по 2010 год. В качестве характеристик термического режима были использованы средняя температура воздуха, максимальная и минимальная температуры воздуха и температура почвы. Структура ВКР обусловлена поставленными целью и задачами и состоит из введения, материалов и методов, результатов и их обсуждения, заключения и списка использованной литературы. Оценка качества воспроизводства термического режима проводилась для каждой климатической зоны В.П. Кёппена, которая расположена в пределах ЕТР. Важной частью методического подхода является интерполяция модельных данных в координаты метеорологических станций, данные которых используются в работе, а также оценка и анализ полученных значений для каждого периода года. Результаты данной работы позволили выделить МОЦАиО и ре-анализы, которые относительно других исследуемых смоделированных рядов данных лучше воспроизводят термический режим ЕТР. В процессе работы было выявлено, что при данных методах оценивания ни одна исследуемая модель достоверно не воспроизводит термический режим ЕТР. Однако, применение способа выбора «лучших» среди «плохих» моделей позволяет выделить модель MRI-ESM2.0 от Метеорологического научно-исследовательского института Японии как наиболее качественную. Также оценка достоверности показала, что ре-анализ MERRA-2 на высоком уровне качества воспроизводит все исследуемые термические характеристики.

The aim of the study is to analyze and evaluate the reproduction of the thermal regime in the European territory of Russia (ETR) in the period from 1981 to 2010 by ten Atmosphere-Ocean General Circulation Models (AOGCM) of Coupled Model Intercomparison Project (Phase 6), and by three re-analyzes - NCEP / NCAR Reanalysis 1, MERRA-2 and ERA5. The average air temperature, maximum and minimum air temperatures, and soil temperature were used as characteristics of the thermal regime. The structure of the Bachelor's thesis is determined by the aim and objectives. It consists of introduction, materials and methods, results, discussion, conclusion and bibliography. Reanalysis and models data were compared with the data of standard meteorological observations of the Roshydromet network. The analysis was carried out within the framework of individual climatic zones according to the classification of V.P. Köppen. Research methods included interpolation of model data into the coordinates of meteorological stations, the data of which was used in the study, averaging of the obtained values for each climate zone and comparison of model data with meteostations data using statistical estimation methods. The results of this work allowed to choose AOGCM and re-analysis, which has better reproduction of the thermal regime of the ETP relative to other investigated models and re-analysis. In the course of the work, it was revealed that not a single investigated model reliably reproduces the thermal regime of the ETR. However, using of the method of selecting the “best” among the “bad” models allows us to single out the MRI-ESM2.0 model from the Japan Meteorological Research Institute as the highest quality one. Also, the reliability assessment showed that the MERRA-2 re-analysis reproduces all the investigated thermal characteristics at a high-quality level.