Исследование процессов тепло- и влагообмена на подстилающей поверхности и в деятельном слое почвы с помощью глобальных климатических моделей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.30, кандидат физико-математических наук Павлова, Татьяна Викторовна

• Павлова, Татьяна Викторовна
• кандидат физико-математических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Павлова, Татьяна Викторовна

Введение.

Глава 1. Современные методы расчета процессов на подстилающей поверхности и в деятельном слое почвы.

Глава 2. Методы параметризации процессов на подстилающей поверхности и в деятельном слое почвы в климатических моделях ГТО.

2.1 Термический режим деятельного слоя почвы.

2.2 Испарение с подстилающей поверхности.

2.3 Поверхностный сток.

2.4 Водный баланс почвы.

2.5 Валидация новой версии МОЦА ГГО.

Глава 3. Влияние аномалий влажности почвы на предсказуемость режимов атмосферы.

3.1 Постановка экспериментов.

3.2 Результаты исследования.

Глава 4. Расчет эволюции характеристик гидросферы и криосферы суши в 20-м и 21-м веках с использованием глобальных климатических моделей нового поколения.

4.1 Гидрологический режим в 20-м и 21-м веках на водосборах сибирских

4.2 Криосфера суши в МОЦАО нового поколения.

4.3 Расчеты эволюции криосферы суши в 20-м веке.

4.4 Оценки изменений криосферы суши в 21-м веке.

4.5 Приоритеты дальнейшего развития криосферных компонентов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование процессов тепло- и влагообмена на подстилающей поверхности и в деятельном слое почвы с помощью глобальных климатических моделей»

Актуальность исследования

В современных исследованиях естественных колебаний климата и его изменений в результате антропогенных воздействий широко используются сложные физико-математические модели. Чтобы достоверно оценить будущие изменения климата, модели должны правильно учитывать основные климатообразующие процессы в атмосфере, океане, криосфере и деятельном слое почвы на континентах и в целом хорошо воспроизводить современный климат. При этом важную роль играют процессы на подстилающей поверхности и в деятельном слое суши, оказывающие существенное влияние на термический режим и влагооборот в нижней тропосфере. Параметризация процессов тепло- и влагообмена в деятельном слое почвы остается в числе приоритетов развития физико-математических моделей. Деятельный слой почвы играет ключевую роль как резервуар влаги, контролирующий, в частности, испарение (эвапотранспирацию). Многочисленные исследования указывают на существование обратной связи между почвенной влагой и осадками. Например, в работе [Douville et al., 2001] обнаружено влияние аномалий влагосодержания почвы на африканский муссон, а результаты работы [Schar et al., 2004] позволяют предположить существенный вклад обратной связи между почвенной влагой и осадками в периоды аномально высоких летних температур, наблюдавшихся в Европе в 2003 г. В последние годы систематическому анализу описания и воспроизведения влагообмена между атмосферой и деятельным слоем почвы климатическими моделями уделяется все больше внимания [Koster et al., 2004; Seneviratne et al, 2005; Lawrence and Slingo, 2005]. Особый интерес в контексте ожидаемых антропогенных изменений климата представляют процессы тепло- и влагообмена в деятельном слое почвы в высоких широтах - с участием криосферы. Соответствующий круг проблем особенно актуален для России, большая часть территории которой находится в области сезонных изменений фазового состояния влаги на поверхности суши (снег и лед) и в деятельном слое почвы (мерзлые грунты). Достаточно упомянуть возможные в будущем изменения глубин сезонного протаивания многолетнемерзлых грунтов в результате антропогенного потепления климата и воздействие этих изменений на строения, транспорт, коммуникации и другую инфраструктуру северных регионов России [ACIA, 2005]. Исследования процессов тепло- и влагообмена на подстилающей поверхности и в деятельном слое почвы, результаты которых изложены в настоящей диссертационной работе, находятся в русле задач ряда национальных, а также международных программ, в том числе Всемирной Программы Исследований Климата (ВПИК) и ее крупных проектов - GEWEX («Глобальный эксперимент по энергии и воде») и СНС («Климат и криосфера»).

Цель и задачи исследования

Центральной проблемой исследования климатической системы Земли является проблема предсказания климата - т.е. статистического описания будущих состояний климатической системы в терминах среднего и изменчивости различных характеристик ее компонентов за период времени от нескольких месяцев до нескольких сот лет и более. Целью настоящей работы является исследование процессов тепло- и влагообмена на подстилающей поверхности и в деятельном слое почвы в условиях современного климата и его будущих изменений. Задачами настоящего исследования были:

• Разработка и внедрение новой схемы параметризации процессов взаимодействия атмосферы с подстилающей поверхностью и деятельным слоем почвы в модели общей циркуляции атмосферы, валидация новой версии МОЦА ГТО

• Исследование влияния крупномасштабных аномалий влажности деятельного слоя почвы на предсказуемость режимов атмосферы

• Оценка качества глобальных моделей общей циркуляции атмосферы и океана (МОЦАО) нового поколения при воспроизведении характеристик гидросферы и криосферы суши в 20-м веке.

• Расчеты изменений характеристик гидросферы и криосферы суши в 21-м веке с помощью ансамбля МОЦАО нового поколения.

Научная новизна

Основу проведенных исследований составляют результаты численных экспериментов с разными версиями глобальной модели общей циркуляции атмосферы (МОЦА) Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова (ГГО), а так же результаты расчетов по моделям МОЦА и МОЦАО, созданным в других научных организациях разных стран и принимавшим участие в крупных международных программах (AMIP-I, AMIP-II, МГЭИК ОД4 и др.).

Новизной исследования является разработанная и включенная в МОЦА ГТО схема параметризации процессов на подстилающей поверхности и в деятельном слое почвы, позволяющая учитывать такие процессы, как перехват части осадков растительностью с последующим испарением перехваченной влаги, транспирацию почвенной влаги растениями, подсеточную неоднородность максимальной влагоемкости почвы при расчете поверхностного стока. На основе сравнения с данными наблюдений и результатами моделирования по другим моделям выполнена валидация гидрологического и термического режимов, рассчитываемых МОЦА ГГО на водосборах крупных рек земного шара.

Исследование влияния аномалий влажности почвы на потенциальную предсказуемость режимов погоды также являются новыми.

На основе расчетных данных по ансамблю МОЦАО нового поколения выполнены оценки современного состояния и возможного в 21-м веке изменения гидрологического режима для водосборов крупных рек, а также пространственных распределений снежного покрова, глубин сезонноталого слоя и глубин сезонномерзлого слоя. Совместный анализ этих характеристик на основе данных МОЦАО до сих пор не проводился.

Новизна полученных результатов подтверждается их публикацией в ряде рецензируемых, в т.ч. международных, изданий (см. список публикаций).

Научная и практическая значимость

Разработка новых схем параметризации процессов на подстилающей поверхности и в деятельном слое почвы, а также проведение на протяжении многих лет сравнительного анализа воспроизведения различными моделями (в т.ч. моделями разных поколений) гидрологического режима на крупных водосборах суши - внесли вклад в развитие глобальной климатической модели ГГО.

Важность прогноза состояния многолетнемерзлых грунтов в условиях будущего климата обусловлена тем, что таяние вечной мерзлоты может повлечь за собой очень серьезные последствия для строений, коммуникаций и другой инфраструктуры регионов России, расположенных в этой зоне. Расчеты, выполненные для различных сценариев изменения климата и для различных типов грунтов с использованием ансамбля климатических моделей, позволили получить количественную картину антропогенных изменений криосферы на территории России в 21-м веке.

Научная значимость работы подтверждается использованием отдельных ее результатов при подготовке Четвертого Оценочного Доклада МГЭИК (готовится к публикации), а также «Доклада об оценке климатических воздействий в Арктике» [ACIA, 2005]. Практическая значимость работы состоит в возможности использования ее результатов при разработке адаптационных мер в отношении будущих изменений климата, а также при стратегическом планировании развития экономики и для формирования внутри- и внешнеполитической позиции Российской Федерации по проблемам климата.

Достоверность и обоснованность результатов

Достоверность и обоснованность изложенных результатов обеспечена использованием в исследовании физически полных моделей общей циркуляции атмосферы и океана, опирающихся на законы физики и методы вычислительной математики, а также применением ансамблевого подхода с привлечением большого объема данных наблюдений для оценки полученных результатов.

В первой главе выполнен обзор существующих методов параметризации тепло- и влагообмена между подстилающей поверхностью и атмосферой, а также процессов в деятельном слое почвы, используемых в современных глобальных климатических моделях.

Во второй главе дается описание новой схемы параметризации процессов на подстилающей поверхности и в деятельном слое почвы, разработанной и реализованной в глобальной модели атмосферы ГГО. Приводится анализ качества расчетов современного климата при заданной температуре океана и морского льда с учетом прежней и новой схем параметризации процессов на подстилающей поверхности, также с учетом уточненных схем расчета конвекции и многоярусной слоистой облачности. Расчеты и сравнительный анализ проводились в рамках двух международных проектов по сравнению атмосферных моделей AMIP-I и AMIP-II.

В третьей главе исследуется влияние аномалий влагосодержания почвы на месячную и сезонную предсказуемость атмосферных режимов в различных регионах земного шара, включая территорию России и рассматривается потенциальная возможность улучшения качества месячных и сезонных прогнозов приземной температуры воздуха и осадков путем возможного использования в прогностической системе крупномасштабных характеристик влажности почвы.

В четвертой главе приведены результаты исследования водного баланса на водосборах крупных рек и характеристик криосферы (снежного покрова и многолетнемерзлых и сезонномерзлых грунтов) на основе ансамблевых расчетов с МОЦАО нового поколения. В качестве МОЦАО нового поколения рассматривались глобальные модели климата, которые принимали участие в подготовке 4-го доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата. В анализе использованы результаты расчетов по 21 МОЦАО.

Заключение диссертации по теме «Метеорология, климатология, агрометеорология», Павлова, Татьяна Викторовна

Заключение

В работе получены следующие основные результаты:

1. Разработана и использована в исследованиях новая схема параметризации процессов на подстилающей поверхности и в деятельном слое почвы, включающая учет влияния растительности и более детальное описание гидрологических процессов на поверхности и в деятельном слое почвы.

2. По результатам экспериментов, выполненных в рамках международных проектов AMIP-I и AMIP-II, проведен анализ качества воспроизведения современными МОЦА сезонных особенностей различных характеристик климата на водосборах крупных рек земного шара. Показано, что:

• современные модели достаточно реалистично воспроизводят основные характеристики регионального климата, особенно термический режим вблизи подстилающей поверхности;

• показано, что качество моделей AMIP-II улучшилось, по сравнению с AMIP-I;

• результаты моделирования современного климата с помощью новой версии МОЦА ГГО, которая участвовала в международном проекте AMIP-II, оказались существенно лучше полученных с предыдущей версией модели (AMIP-I);

• во всех без исключения рассмотренных моделях атмосферы качество расчета региональных осадков остается недостаточно высоким и требует дальнейшего улучшения.

3. С помощью МОЦА ГГО исследовано влияние аномалий влагосодержания почвы на месячную и сезонную предсказуемость режимов атмосферы над различными регионами земного шара и особенно над территорией России. В результате проведенных экспериментов установлено следующее:

• учет аномалий влагосодержания деятельного слоя почвы может увеличивать успешность предсказания средних аномалий некоторых метеорологических переменных, в частности, приземной температуры воздуха, на временных масштабах до сезона;

• повышение успешности зависит от многих факторов и, особенно, от рассматриваемого региона и сезона. Заметное повышение успешности прогнозов приземной температуры наблюдается летом в северной Евразии на сроки до одного месяца. В низких широтах более высокая успешность прогнозов приземной температуры может наблюдаться на сроки до сезона;

• для летних месяцев учет влажности почвы может повысить месячную и даже сезонную предсказуемость приземной температуры воздуха преимущественно в южных регионах России;

• начальные аномалии влажности почвы практически не сказываются на успешности прогноза осадков на территории России;

• данные оценки, по-видимому, зависят от разрешения используемой в исследовании модели атмосферы, а также от того, насколько реалистично модель воспроизводит аномалии влагосодержания почвы и реакцию атмосферы на эти аномалии. Вместе с тем, полученные результаты, по-видимому, качественно верно отражают сезонную и региональную зависимость успешности прогнозов приземной температуры и осадков от аномалий влажности почвы.

4. На основе ансамблевых расчетов с МОЦАО нового поколения проанализирована эволюция осадков и испарения на водосборах Оби,

Енисея и Лены в 20-м и 21-м веках. Проведенный анализ показал, что:

• характерной особенностью модельных расчетов гидрологических характеристик для рассмотренных водосборов является значительный разброс между моделями, но применение ансамблевого осреднения позволяет получить удовлетворительное согласие с данными наблюдений

• в 21-м веке осадки на рассматриваемых водосборах возрастают преимущественно зимой. Среднегодовые значения Р-Е на водосборах и, соответственно, речной сток в Северный Ледовитый океан возрастают при всех сценариях роста парниковых газов.

• Рост накопленной в конце зимы массы снега и увеличение скорости его таяния весной повышает вероятность крупных весенних паводков на водосборах рек Енисея и Лены.

5. На основе ансамблевых расчетов с МОЦАО нового поколения и одномерной многоуровенной моделью теплопередачи в грунтах, выполнен расчет эволюции криосферы суши в 20-м и 21-м веках. Анализ эволюции элементов криосферы (снежного покрова суши и многолетнемерзлых и сезонномерзлых слоев почвы) показал следующее:

• современные границы снежного покрова суши удовлетворительно воспроизводятся ансамблем моделей в целом; при этом модели показывают значительный разброс оценок площади и толщины снега. В среднем, согласуясь с наблюдаемыми трендами, модельные тренды характеристик снежного покрова суши существенно возрастают к концу 20-го века.

• Положение наблюдаемой границы многолетнемерзлых грунтов удовлетворительно воспроизводится по данным ансамбля МОЦАО. Тренды аномалий глубин сезонно-талого и сезонно-мерзлого слоев, осредненные по соответствующим регионам, согласуются с трендами наблюдаемых аномалий.

• Изменения криосферы суши в результате роста содержания парниковых газов в атмосфере становятся статистически значимыми на уровне 5% уже в последние десятилетия 20-го века.

• Смещение границы зоны вечной мерзлоты к северу под влиянием потепления климата к концу 21-го века существенно зависит от сценария эмиссии парниковых газов и аэрозолей. Диапазон изменений глубины сезонно-талого слоя по отношению к современным значениям составляет от 20см до 2м, а диапазон изменений глубины сезонно-мерзлого слоя - от 10 см до 1м. Модельные оценки позволяют отчетливо выделить переходную зону, в которой на протяжении 21-го века режим протаивания может смениться режимом промерзания.

В заключение считаю необходимым поблагодарить научного руководителя Валентина Петровича Мелешко за постоянное внимание к работе и ценные рекомендации в ходе ее выполнения , а также сотрудников Отдела динамической метеорологии: В.М.Катцова, В.А.Матюгина, П.В.Спорышева, Б.Е.Шнеерова, Е.Д.Надёжину, С.П.Малевского-Малевича, И.М.Школьника за переданные знания и опыт, В.М.Гаврилину и В.А.Говоркову за помощь в организации ряда экспериментов и их анализа в данной работе, В.М.Степанову, З.П.Брынь и И.В.Малютину за практическую помощь при оформлении данной работы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Павлова, Татьяна Викторовна, 2007 год

1. Анисимов О.А. и Нельсон Ф.Е. Влияние изменения климата на вечную мерзлоту в Северном полушарии // Метеорология и Гидрология, 1997, №5, с. 71-80.

2. Будыко М.И. Испарение в естественных условиях. Л., Гидрометеоиздат, 1948.136 с.

3. Будыко М.И. Тепловой баланс земной поверхности. Л., Гидрометеоиздат, 1956.255 с.

4. Демченко П.Ф., Елисеев А.В., Аржанов М.М., Мохов И.И. Влияние скорости глобального потепления на таяние вечной мерзлоты. // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2006. - Т.42. - №.1. -С.35-43.

5. Катцов В.М., Вавулин С.В., Говоркова В.А., Павлова Т.В. Сценарии изменения климата Арктики в 21-м веке // Метеорология и гидрология. 2003. - №10. - С.5-19.

6. Катцов, В.М., Мелешко В.П. Сравнительный анализ моделей общей циркуляции атмосферы и океана, используемых для оценок будущих изменений климата // Изв. РАН. Физика Атмосферы и Океана. 2004, т. 40, №2, с. 723-736.

7. Малевский-Малевич С.П., Молькентин Е. К., Надежина Е. Д., Павлова Т.В. Модельные оценки изменений температуры воздуха и эволюция теплового состояния многолетнемерзлых пород // Криосфера Земли, 2005, т.1Х, № 3, с. 36-44.

8. Мелешко В.П., Гаврилина В.М., Пичугин Ю.А. Шнееров Б.Е., Исследование потенциальной сезонной предсказуемости режимов атмосферной циркуляции в северном полушарии. //Труды ГГО, 2001, вып. 550,166-178

9. Ю.Менжулин Г.В. Влияние современных изменений климата и содержания углекислого газа на продуктивность сельскохозяйственных растений //Метеорология и гидрология. -1984-№4. С.95-101.

10. П.Менжулин Г.В., Стрижков Д.Г., Савватеев С.П. О физических принципах моделирования и параметризации турбулентного режима растительного покрова //Метеорология и гидрология. -1989. N.8,97-103

11. Мохов И.И., Семенов В.А., Хон В.Ч. Оценки возможных региональных изменений гидрологического режима в XXI веке на основе глобальных климатических моделей // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. -2003. Т.39. - №2. -С. 150-165.

12. Мохов И.И., Хон В.Ч. Гидрологический режим в бассейнах сибирских рек: модельные оценки изменений в XXI веке // Метеорология и гидрология. 2002. - №8. - С.77-93.

13. Павлов А.В. Мерзлотно-климатические изменения на Севере России: наблюдения и прогноз // Изв.РАН. Сер.геогр., 2003, № 6, с. 42-50.

14. Павлов А.В. Теплообмен почвы с атмосферой в северных и умеренных широтах территории СССР // Якутск, Якутское книжное издательство, 1975,302 с.

15. Шнееров Б.Е., Мелешко В.П., Соколов А.П. и др. Глобальная модель общей циркуляции атмосферы и верхнего слоя океана ГГО // Труды ГГО. 1997. Вып. 544. С. 3-123.

16. Шнееров Б.Е., Мелешко В.П., Спорышев П.В. и др. Глобальная модель общей циркуляции атмосферы ГГО: современное состояние // Труды ГГО. 1999. Вып. 547. С. 15-36.

17. Abramopoulos F, Rosenzweig С, Choudhury В. Improved ground hydrology calculations for global climate models (GCMs): soil water movement and evapotranspiration. // Journal of Climate, 1988, V. 1, p.921-941.

18. ACIA: Arctic Climate Impact Assessment. Cambridge University Press, 2005. - 1042p.

19. Arora, V.K. and G.J. Boer. A Representation of Variable Root Distribution in Dynamic Vegetation Models. // Earth Interactions,, 2003, 7, p. 1-19.

20. Bony, S., R. Colman, V. Kattsov et al. How well do we understand and evaluate climate change feedback processes? // J. Climate, 2006, V. 19, P. 3445-3482.

21. Chapman W.L., Walsh J.E. Simulations of arctic temperature and pressure by global coupled models // Journal of Climate. 2007. - V.20. p.609-632.

22. Chen Т.Н., Henderson-Sellers A., Milly P.C.D, Pitman A.J. et al. Cabauw experimental results from the Project for Intercomparison of Land-surface Parameterization Schemes. // Journal of Climate, 1997, 10, p. 1194-1215.

23. Clapp, R.B. and G.M.Hornberger. Empirical equations for some soil hydraulical properties. // Water Resour. Res., 1978, V.14, p. 601-604.

24. Claussen M., Lohmann U., Roeckner E. A global data set of land-surface parameters // Max-Planck-Institut fur Meteorologie. 1994. Report No. 135, 23 p.

25. Cosby, B.J., G.M.Hornberger, R.B Clapp, and T.R.Ginn. A statistical exploration of the relationships of soil moisture characteristics to the physical properties of soils. // Water Resour. Res., 1984, V.20, p. 682-690.

26. Darnell W.L.,W.F.Staylor, S.K.Gupta, N.A.Ritchey and A.C.Wieber. Seasonal variation of surface radiation budget derived from ISCCP-C1 data //J. Geophys.res., 1992, V. 97. P. 15741-15760.

27. Deardorff J.W. Efficient prediction of ground surface temperature and moisture with inclusion of a layer of vegetation. // Journal of Geophysical Research, 1978,83, p. 1889-1903.

28. Dickinson R.E. Modelling evapotranspiration for three dimensional global climate models. // In Climate Processes and Climate Sensitivity, Hansen J.E, Takahasi T (eds). 1984, Geophysical Monograph, vol. 29. American Geophysical Union: p.58-72.

29. Dickinson, R.E, A.Henderson-Sellers, and P.J.Kennedy. Biosphere-atmosphere transfer scheme (BATS) version le as coupled to the NCAR community climate model. // NCAR Technical Note, 1993, NCAR/TN-387+STR, Boulder, Colorado, 72 p.

30. Douville, H., Influence of soil moisture on the Asian and African Monsoons. Part II: interannual variability. // Journal of Climate, 2001,15, p.701-720.

31. Essery, R.H. and J. Pomeroy. Vegetation and topographic control of windblown snow distributions in distributed and aggregated simulations // Journal of Hydrometeorology, 2004,5(5), p. 735-744.

32. Essery, R.H., J. Pomeroy, J. Parvianen, and P. Storck. Sublimation of snow from boreal forests in a climate model // Journal of Climate, 2003, 16, p.1855-1864.

33. Fichefet, Т., С. Poncin, H. Goose et al. Implications of changes in freshwater flux from the Greenland ice sheet for the climate of the 21stcentury 11 Geophysical Research Letters, 2003, 30(17), 1911, doi: 10.1029/2003GLO17826.

34. Frauenfeld O.W., Zhang Т., Barry R.G., Gilichinsky D. Interdecadal changes in seasonal freeze and thaw depth in Russia // J.Geoph.Res., 2004, vol.109, D05101, doi: 10.1029/ 2003JD004245.

35. Frei, A., J. Miller, and D. Robinson. Improved simulations of Snow Extent in the Second Phase of the Atmospheric Model Intercomparison Project (AMIP-2). // Journal of Geophysical Research, 2003, 108(D12), 4369, doi: 10.1029/2002JD003030

36. Garratt J.R. Sensitivity of climate simulations to land-surface and atmospheric boundary-layer treatments — a review. // Journal of Climate, 1993,6, p.419-449.

37. Gates, W.L. AMIP: Atmospheric model intercomparison project // Bull. Am. Meteorol. Soc, 1992, V. 73, P. 1962-1970.

38. Gibson J.K., Kallberg P., Uppala S., Nomura A., Hernandez A., Serrano E. ERA Description // ECMWF re-analysis project report series. 1. 1997. 72pp.

39. Groisman P.Ya and E.L.Genikhovich. Assessing Surface-Atmosphere Interactions Using Former Soviet Union Standard Meteorological Network Data. Part I: Method // J.Climate, V.10, Issue 9, pp.2154-2183.

40. Hagemann S. and L.Dumenil. A parameterization of the lateral water flow for the global scale // Clim. Dynamics, 1998, Vol. 14. P. 17-31.

41. Hansen J.E, Russell G, Rind D, Stone P.H, Lacis A.A, Lebedeff S, Ruedy R, Travis L. Efficient three dimensional global models for climate studies: models I and II. // Monthly Weather Review, 1983,111, p.609-662.

42. Henderson-Sellers A., McGuffie K., Pitman A. The project for intercomparison of land-surface parameterization schemes (PILPS): 19921995. // Clim. Dyn., 1996,12(12), p.849-859.

43. Henderson-Sellers, A., P. Irannejad, K. McGuffie, and A.J. Pitman. Predicting land-surface climates better skill or moving targets? // Geophysical Research Letters,, 2003,30(14), p. 1777-1780.

44. Jones, P.D., New M., Parker D.E., Martin S. and Rigor I.G., Surface air temperature and its changes over the past 150 years // Reviews Geophysics. 1999. Vol. 37. P. 173-199.

45. Kattsov V., Kallen E. Future climate change: modeling and scenarios for the Arctic // Arctic Climate Impact Assessment (ACIA). Cambridge University Press, 2005. - P.99-150.

46. Kattsov V.M., Walsh J.E., Chapman W.L., Govorkova V.A., Pavlova T.V., Zhang, X. Simulation and projection of arctic freshwater budget components by the IPCC AR4 global climate models // Journal of Hydrometeorology. -2007. (in press)

47. Kleidon A. and M.Heimann. 1997: A method of determining rooting depth from a terrestrial biosphere model and its impacts onthe global water- and carbon cycle. Max-Planck-Institute fur Meteorologie, report No.230, Hamburg, 24 p.

48. Koster R.D., M.J.Suarez, Soil moisture memory in climate models. // J. Hydrometeorology, 2001,2, 558-570.

49. Koster R.D., M.J.Suarez. Impact of land surface initialization on seasonal precipitation and temperature prediction. // J. Hydrometeorology, 2003, 4, 408-423.

50. Lawrence D.M. and Slater A.G. A projection of severe near-surface permafrost degradation during the 21st century // Geoph. Res. Letters, 2005, Vol. 32, L24401, doi:10.1029/2005GL025080.

51. Lawrence, D.M. and J.M. Slingo. Weak Land-Atmosphere Coupling Strength in HadAM3: The Role of Soil Moisture Variability. // Journal of Hydrometeorology, 2005,6,670-680.

52. Legates D. R., and C.L. Willmott. Mean seasonal and spatial variability in gauge corrected global precipitation // Int. J. Climatol. 1990a. Vol. 10. P. 111-133.

53. Legates D. R., and C.L.Willmott. Mean seasonal and spatial variability in global surface air temperature // Theor. Appl. Clim., 1990b. V. 41. P. 11-21.

54. Liston, G. Representing subgrid snow cover heterogeneities in regional and global models // Journal of Climate, 2004,17, p. 1381-1397.

55. Loth B, Graf H-F. Snow cover model for global climate simulations. // Journal of Geophysical Research, 1993,98, p. 10 451-10 464.

56. Mahrt, L., and H-L.Pan. A two-layer model of soil hydrology. //Bound-Layer Meteor., 1984,29,1-20.

57. Malevsky-Malevich S.P., Molkentin E.K., Nadyozhina E.D., Shklyarevich O.B. Numerical Simulation of Permafrost Parameters Distribution // Cold Regions Sci. and Technol., 2001, №32, p. 1-11.

58. Manabe S. Climate and the ocean circulation: 1, the atmospheric circulation and the hydrology of the Earth's surface. // Monthly Weather Review, 1969, 97,739-805.

59. Meeson B.W., F.E.Corprew, J.McManus, D.Myers, J.Closs, K.-J.Sun,

60. D. J.Sunday, P.J.Sellers. ISLSCP Initiative I- Global Data Sets for Land-Atmosphere Models, 1987-1988// NASA, published on CD-ROM (US ANAS AGDAACISLSCP001 USANASAGDAACISLSCP005, 1995.

61. Meleshko V.P. and T.V. Pavlova. Impact of Soil Moisture on Seasonal Predictability in the Northern Eurasia. // Proceeding of APCN Symposium on Multi-Model Ensemble Prediction, 7-10 October 2003, Jeju Island, Republic of Korea.

62. Monteith J.L, Szeicz G. Radiative temperature in the heat balance of natural surfaces. // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 1962, 88, 496-507.

63. Mooney H.A, Drake B.G, Luxmoore R.J, Oechel W.C, Pitelka L.F. Predicting ecosystem responses to elevated C02 concentrations. // Bioscience, 1991,41,96-104.

64. New, M., M. Hulme and P.D. Jones. Representing twentieth century space-time climate variability. Part 1: development of a 1961-90 mean monthly terrestrial climatology // J.Climate, 1999. Vol. 12. P. 829-856.

65. Patterson K.A. Global distribution of total and total-available soil water-holding capacities // M.S. thesis. 1990. Dept. of Geography, University of Delaware. 119 p.

66. Pavlov A.V., Moskalenko N.G. The thermal regime of soils in the North and Western Siberia//Permafrost and Periglacial processes, 2002, vol.13, 43-51.

67. Phillips, T.J. A summary of documentation of the AMIP models. Report No. 18, PCMDI, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, С A, UCRL-ID-116384. 1994. 343 p.

68. Pitman A.J., Slater A.G, Desborough C.E, Zhao M. Uncertainty in the simulation of runoff due to the parameterization of frozen soil moisture using the GSWP methodology. // Journal of Geophysical Research, 1999, V.104:p.l6 879-16 888.

69. Pitman, A.J., Z.-L.Yang, J.G.Cogley and A.Henderson-Sellers. Description of bare essentials of surface transfer for the bureau of meteorology research centre AGCM // BMRC Research Report. 1991. No.32.

70. Randel D. L., TJ.Greenwald, T.H.Vonder Haar, G.L.Stephens, M.A.Ringerud and C.L.Combs. A New Global Water Vapor Dataset // Bulletin of the AMS (BAMS). 1996. Vol. 77. №. 6. P. 1233-1254.

71. Robinson, D.A. and A.Frei. Seasonal variability of northern hemisphere snow extent using visible satellite data // Professional Geographer, 2000, 51, p. 307-314.

72. Robinson, D.A., K.F. Dewey and R. Heim, Jr. Global snow cover monitoring: an update // Bulletin of the American Meteorological Society, 1993, 74, p. 1689-1696.

73. Roesch, A. Evaluation of surface albedo and snow cover in AR4 coupled climate models // Journal of Geophysical Research, 2006, 111, D15111, doi: 10.1029/2005JD006473.

74. Romanovsky V.E., Osterkamp Т.Е. Permafrost: changes and impacts // Permafrost response on economic development, environmental security and natural resources, Dordrecht, Kluwer Acad. Publ., 2001, p. 297-315.

75. Rossow W.B. and R.A.Schiffer. ISCCP cloud data products // Bull. Am. Meteorol. Soc. 1991. Vol. 72. P. 2-20.

76. Rutter A.J., A.J. Morton, P.C. Robins. A predictive model of rainfall interception in forests. // J. Appl. Ecol., 1975,12, 367-380.

77. Sausen R, Schubert S, D.umenil L. A model of the river-runoff for use in coupled atmosphere-ocean models. //Journal of Hydrology, 1994, 55, 337352.

78. Schar, C., P.L. Vidale, D. Luthi, C. Frei, C. Haberli, M.A. Liniger, and C. Appenzeller. The role of increasing temperature variability for European summer heat waves. //Nature, 2004,427, 332-336, doi:10.1038/nature02300

79. Viterbo, P. and A.C.M.Beljaars. 1995: An improved land surface parameterization scheme in the ECMWF model and its validation // J. Climate. 1995. Vol. 8. P. 2716-2748.

80. Sellers P.J., Mintz Y, Sud Y.C., Dalcher A. A Simple Biosphere model (SiB) for use within general circulation models. //Journal of the Atmospheric Sciences, 1986,43, 505-531.

81. Seneviratne, S.I., J.S. Pal, E.A.B. Eltahir, and C. Schar, Summer dryness in a warmer climate: A process study with a regional climate model. //Climate Dynamics, 2002,20,69-85.

82. Serreze M.C., Bromwich D.H., Clark M.C., Etringer A.J., Zhang Т., Lammers R. The large-scale hydro-climatology of the terrestrial Arctic drainage system // Journal of Geophysical Research. 2003. - Vol.108. -doi: 10.1029/2001JD000919.

83. Thom A.S. Momentum, mass and heat exchange of vegetation. //Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 1972,98,124-134.

84. Thompson S.L, Pollard D. A global climate model (GENESIS) with a land-surface transfer scheme (LSX). Part 1: present climate simulation. //Journal of Climate, 1995,8,732-761.

85. Verseghy, D.L., N.A. McFarlane, and M. Lazare. A Canadian land surface scheme for GCMs: II. Vegetation model and coupled runs. //International Journal of Climatology, 1993,13,347-370.

86. Viterbo P, Beljaars C.M. An improved land surface parameterization scheme in the ECMWF model and its validation. // Journal of Climate, 1995, 8, 2716-2748

87. Walsh J.E., Chapman W.L. Arctic cloud-radiation-temperature associations in observational data and atmospheric reanalyses // Journal of Climate. 1998. - Vol.11. - P.3030-3045.

88. Walsh, J.E. Cryospheric mid Hydrologic Variability // Arctic Climate Impact Assessment (ACIA). Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom. 2005, 1042 pp.

89. Walther G-R, Post E, Convey P, Menzel A, Parmesan C, Beebee T.J.C, Fromentin J-M, Hoegh-Guldberg O, Bairlein F. Ecological responses to recent climate change. //Nature, 2002,416,389-396.

90. Winton, M. Surface Albedo Feedback Estimates for the AR4 Climate Models // Journal of Climate, 2006,19, p. 359-365.

91. Xie P., and P.A.Arkin. Global monthly precipitation estimates from satellite-observed outgoing longwave radiation // J. Climate. 1998. Vol. 11. P. 137-164.

92. Xie, P. And P.A. Arkin. Analyses of global monthly precipitation using gauge observations, satellite estimates and numerical model predictions // J.

93. Climate. 1996. Vol. 9. P. 840-858.v

94. Zhang Т., Barry R.G., Knowles K. et al. Statistics and characteristics of permafrost and ground-ice distribution in the Northern Hemisphere // Polar Geography, 1999,23, No.2, p. 132-154.