Введение ..................................................................................................................................... 4
Глава 1. Описание облачности в моделях численного прогноза погоды........................... 11
1.1. Облачность в микрофизических схемах моделей ЧПП ................................................ 11
1.1.1. Интегральные микрофизические схемы...................................................................... 11
1.1.2. Нуклеация облачных капель......................................................................................... 14
1.1.3. Учёт подсеточной вертикальной скорости в схемах нуклеации облачных капель 17
1.1.4. Нуклеация облачных кристаллов ................................................................................. 20
1.1.5. Микрофизические процессы в капельной облачности .............................................. 23
1.1.6. Схема корректировки насыщения................................................................................ 24
1.2. Облачность в радиационных схемах моделей ЧПП...................................................... 26
1.2.1. Схемы радиационного переноса в моделях ЧПП....................................................... 26
1.2.2. Радиационные характеристики облачности................................................................ 29
1.2.3. Балл облачности и облачное перекрытие.................................................................... 32
1.3. Непрямые эффекты аэрозоля........................................................................................... 34
1.4. Выводы по Главе 1............................................................................................................ 36
Глава 2. Модели численного прогноза погоды COSMO и ICON........................................ 37
2.1. Описание микрофизической и радиационной схем модели COSMO ......................... 37
2.1.1. Прогностическая облачность........................................................................................ 38
2.1.2. Подсеточная облачность ............................................................................................... 40
2.1.3. Радиационные процессы ............................................................................................... 41
2.2. Описание микрофизической и радиационной схем модели ICON.............................. 43
2.3. Модификация кода ICON................................................................................................. 45
2.4. Описание численных экспериментов с моделями COSMO и ICON ........................... 47
2.4.1. Структура численных экспериментов и регионы исследования .............................. 47
2.4.2. Описание данных измерений........................................................................................ 53
2.5. Методика исследования первого непрямого эффекта аэрозоля в Москве весной 2020
года ............................................................................................................................................ 56
2.5.1. Методы восстановления данных о счётной концентрации облачных капель ......... 57
2.5.2. Характеристики метеорологических условий ............................................................ 59
2.6. Выводы по Главе 2............................................................................................................ 67
Глава 3. Анализ характеристик облачности в микрофизической схеме модельного
комплекса COSMO-Ru ............................................................................................................ 68
3.1. Водосодержание облаков ................................................................................................. 68
3.2. Водность и лёдность облаков .......................................................................................... 72
3.3. Влагосодержание атмосферы ....................................................................................... 76
3.4. Осадки............................................................................................................................. 78
3
3.5. Счётная концентрация облачных капель .................................................................... 80
3.6. Измерения вертикальной скорости на нижней границе облака................................ 85
3.7. Влияние вертикальной скорости на водосодержание облаков ................................. 87
3.8. Выводы по Главе 3............................................................................................................ 91
Глава 4. Влияние облачно-аэрозольных эффектов на суммарную радиацию у земной
поверхности в модельном комплексе COSMO-Ru............................................................... 93
4.1. Влияние процессов облачно-аэрозольного взаимодействия на суммарную радиацию
и температуру воздуха на уровне 2 м в модели COSMO..................................................... 93
4.1.1. Оперативная облачно-радиационная схема ................................................................ 93
4.1.2. Воспроизведение схемой CLOUDRAD первого непрямого эффекта аэрозоля на
примере локдауна в Москве весной 2020 года ..................................................................... 95
4.1.3. Применение схемы CLOUDRAD модели COSMO в расчётах солнечной радиации
для домена Центрального федерального округа ................................................................ 102
4.2. Суммарная радиация в модели ICON........................................................................ 110
4.2.1. Схема радиационного переноса ecRad................................................................... 110
4.2.2. Эффекты облачно-аэрозольного взаимодействия в модели ICON ..................... 115
4.3. Выводы по Главе 4 ...................................................................................................... 117
Заключение ............................................................................................................................. 119
Список сокращений ............................................................................................................... 121
Словарь терминов .................................................................................................................. 123
Список используемых источников и литературы............................................................... 124
Приложение ............................................................................................................................ 149
