Højere opløsning i havmodeller:Er det det værd?

Realistiske havmodeller kræver betydelig computerkraft, især når opløsningen stiger fra skalaer på snesevis af kilometer til en enkelt kilometer. Disse modeller bruges til kortsigtede og sæsonbestemte vejrudsigter, såvel som i langsigtede klimasimuleringer, som alle bruges rutinemæssigt til beslutningstagning. Jo bedre opløsning, de bedre potentielle farer kan forstås og afbødes, resulterer i en bedre situation for alle ... ikke?

Det er spørgsmålet, Eric P. Chassignet og Xu Xiaobiao fra Florida State University's Center for Ocean-Atmospheric Prediction Studies stillede i en gennemgangsundersøgelse, der blev offentliggjort 31. juli i Fremskridt inden for atmosfæriske videnskaber .

"Forøgelse af opløsningen giver dig mulighed for at løse flere og flere små havfunktioner, og det spørgsmål, der derefter opstår, er, om der er en tilsvarende forbedring i den samlede repræsentation af havcirkulationen og til hvilken pris, sagde Chassignet, der leder centeret. "Med andre ord, hvad er det optimale forhold mellem opløsning og beregningsressource, der virkelig fører til en bedre forståelse af havets fysik og Jordens klima? "

Modeller med grov opløsning, med en vandret opløsning i størrelsesordenen 100 kilometer, bruges mest til klimaapplikationer, og havstrømmene i denne klasse af modeller har en tendens til at være brede og stabile. Når modelens opløsning øges til cirka 10 kilometer, strømmen bliver ustabil, dannelse af hvirvlende hvirvelstrømninger i havet, lidt som storme i atmosfæren. Ligesom storme, de har indflydelse på andre komponenter i jordsystemet.

Imidlertid, løsning af mesoskala -hvirvler er ikke nok til nøjagtigt at modellere havcirkulationen, ifølge Chassignet. Hans team fastslog, at stigende opløsning til cirka en kilometer, hvilket gør modellen i stand til at simulere mindre, hvirvler under mesoskala, flyttede deres model af Golfstrømmen til en realistisk gengivelse, der mere lignede faktiske observationer.

"Vi argumenterer for, at løsning af sub-mesoskala funktioner er lige så vigtigt et regime skift som at løse mesoscale eddies, "Sagde Chassignet.

Alligevel kommer beslutningen til en pris og med bekymring, da hver gang modelens opløsning øges med en faktor to, det kræver øget beregningsevne med en faktor 10. Ifølge Chassignet, mere arbejde er nødvendigt for bedre at forstå, om stigende opløsning forbedrer den samlede repræsentation af havvandsmasser.

"Det næste trin er at have rutine, globale havmodeller, der løser sub-mesoskala, så vi fuldt ud kan vurdere deres evne til at modellere havet og kvantificere deres indvirkning på klimamodeller, "Chassignet sagde, bemærker, at tæt samarbejde med computerforskere er afgørende for at sikre edb -systemer, der mere effektivt kan håndtere modelleringsbehovet for jordsystemer.