Лаборатория теории климата (ЛТК)
комнаты 213, 217, 302, 311, 407, 408
Звенигородский район, поселок Новошихово,
Звенигородская научная станция
143036, Московская область, Одинцовский район, дер. Новошихово
Звенигородская научная станция
Основные направления исследований:
- Моделирование земной климатической системы (ЗКС) и ее изменений
- Диагностика естественных и антропогенных климатических процессов и изменений
- Исследование эффектов, связанных с радиационно-облачно-аэрозольным взаимодействием
- Оценка последствий глобальных и региональных изменений климата
Моделирование земной климатической системы (ЗКС) и ее изменений
— Исследование глобальных и региональных изменений климата с использованием глобальной климатической модели, разработанной в ЛТК (КМ ИФА РАН).
— Исследование чувствительности и устойчивости ЗКС, ее изменчивости на разных пространственно-временных масштабах с использованием глобальных моделей разной степени сложности — от энергобалансовых моделей до моделей общей циркуляции атмосферы и океана.
— Моделирование взаимодействия климатической системы с углеродным циклом (включая цикл метана) и земными экосистемами, процессов формирования и деградации вечной мерзлоты и связанных с этими процессами потоков парниковых газов.
Диагностика естественных и антропогенных климатических процессов и изменений
— Исследование глобальных и региональных процессов и изменений климата, интенсивности и частоты климатических аномалий, в том числе: в Арктике и Антарктике, в бассейнах Волги / Каспийского моря и сибирских рек, в аридных и муссонных регионах.
— Диагностика регулярных циклов (от суточного и годового хода до циклов Миланковича) и квазициклических процессов, включая квазидвухлетнюю цикличность, Эль-Ниньо/Южное колебание, Северо-Атлантическое и Арктическое колебания, Тихоокеанскую десятилетнюю осцилляцию, Атлантическое долгопериодное колебание, циклы солнечной активности.
— Исследование вихревой активности в атмосфере (атмосферные циркумполярные вихри, центры действия, внетропические циклоны и антициклоны, блокинги, тропические и полярные ураганы, смерчи/торнадо).
— Диагностика процессов в страто-мезосфере в сопоставлении с процессами в тропосфере. Диагностика механизмов климатических изменений и причинно-следственных связей в ЗКС с разработкой и развитием новых методов исследования; с использованием ансамблевых модельных расчетов; с сопоставлением результатов наблюдений, модельных расчетов палеоклиматических реконструкций.
Исследование эффектов, связанных с радиационно-облачно-аэрозольным взаимодействием
- Исследование облачного и аэрозольного радиационного форсинга по данным радиационно-облачно-аэрозольного мониторинга.
- Радиационно-облачно-аэрозольное моделирование и параметризации.
- Анализ региональных и глобальных тенденций изменений характеристик облачности и ее радиационных эффектов по спутниковым и наземным данным и результатам моделирования.
Оценка последствий глобальных и региональных изменений климата
- Исследование причин формирования экстремальных погодно-климатических явлений (в том числе блокирование 2010 года, холодные зимы последних лет, наводнение в Крымске в 2012 году и на Амуре в 2013, сильные смерчи и т. д.).
- Оценка риска формирования подобных явлений в условиях изменений климата.
Лаборатория теории климата (ЛТК) организована в 1982 г. на базе Лаборатории энергетики планетных атмосфер (ЛЭПА), в свою очередь сформированной в 1975 г. в рамках Теоретического отдела Института. Заведующим ЛЭПА и первым заведующим ЛТК был академик Г. С. Голицын. С 1996 г. заведующий ЛТК академик РАН И. И. Мохов.
О лаборатории
Лаборатория была организована в 1975 году в рамках Теоретического отдела — исходно как Лаборатория энергетики планетных атмосфер (ЛЭПА) с заведующим Г. С. Голицыным. С 1996 по 2025 год ЛТК заведовал И. И. Мохов, с 2025 - А. В. Елисеев. С 2002 года лаборатория входит в состав Отдела исследования климатических процессов (ОИКП).
Направления деятельности
- Исследования в области теории климата.
- Диагностика и моделирование глобальных и региональных климатических процессов и изменений.
- Исследования климатической предсказуемости.
- Оценки последствий климатических изменений.
- Исследования, связанные с задачами адаптации к изменениям климата и его регулирования.
Достижения
- Разработана и продолжает развиваться климатическая модель промежуточной сложности (КМ ИФА РАН). С использованием КМ ИФА РАН получен целый ряд результатов впервые в мире.
- Получены ансамблевые модельные оценки изменений глобального климата в 21 веке при различных возможных и экстремальных сценариях солнечной и вулканической активности на фоне разных сценариев антропогенной активности, оценены возможные негативные последствия для Земной климатической системы использования сценариев геоинжинирига. С использованием КМ ИФА РАН получено, что в настоящее время достигнут знаковый уровень потепления климата, сопоставимый с потеплением оптимума голоцена около 6 тыс. лет назад, по крайней мере на региональном уровне.
- В модельных расчетах выявлены причины различий взаимной динамики содержания в атмосфере парниковых газов и температурного режима по палеореконструкциям и при современных изменениях климата с антропогенными воздействиями. Показано, что запаздывание между этими переменными, выявленное по палеореконструкциям, не противоречит значимому вкладу антропогенного парникового эффекта в изменения климата в последние десятилетия.
- В модельных расчётах продемонстрирована возможность гистерезиса зависимости площади распространения приповерхностных многолетнемёрзлых грунтов («вечной» мерзлоты) в Северном полушарии от глобальной температуры.
- С использованием предложенных методов анализа амплитудно-фазовых характеристик для анализа климатических процессов и явлений в годовом ходе и особенностей квазициклических процессов и их изменений. получен ряд новых результатов, в том числе оценки изменений ключевых квазициклических процессов Эль-Ниньо разного типа.
- Получены количественные оценки сравнительной роли естественных и антропогенных факторов современных климатических изменений в разных регионах на разных временных интервалах и роли различных причинно-следственных связей земной климатической системе с использованием авторегрессионных моделей с оценкой причинности по Винер-Грейнджеру.
- При сильнейших климатических изменениях в высоких широтах особо значимы полученные на основе ансамблевых модельных расчетов с использованием спутниковых данных количественные прогностические оценки новых рисков и возможностей в Арктике, при быстром уменьшении площади морских льдов в Арктическом бассейне и увеличении навигационного периода открываются новые перспективы на Северном морском пути. Выявлены новые риски экстремальных региональных режимов, в том числе связанных с режимами морских льдов и «вечной» мерзлоты.
- Предложено объяснение и с использованием различных глобальных и региональных данных (включая наземные и спутниковые данные наблюдений) с учетом ключевых мод климатической изменчивости дано обоснование причин разнонаправленности трендов изменений арктических и антарктических морских льдов — одной из ключевых современных климатических проблем в последние десятилетия. Это связано с существенным влиянием природных климатических квазициклических процессов на фоне относительно слабого векового тренда температуры у поверхности в антарктических океанических широтах. Получены аналитические условия формирования Арктического (полярного) усиления, позволяющие разносторонний сравнительный анализ роли различных естественных и антропогенных воздействий и климатических обратных связей.
- В рамках рассмотрения Земной системы как неравновесной термодинамической системы получены первые аналитические оценки, свидетельствующие о наличии максимума производства энтропии для ЗКС и о ее близости к этому состоянию.
- Проведен разносторонний сравнительный анализ всех доступных современных климатологий глобальной облачности по данным спутниковых и наземных измерений.
- Проведены разносторонние эмпирические и модельные исследования вихревой активности в атмосфере, в том числе смерчей/торнадо, полярных мезоциклонов, тропических циклонов, внетропических циклонов/антициклонов и атмосферных блокингов, а также центров действия атмосферы.
- С использованием различных доступных данных получена новая климатология для смерчей в регионах Северной Евразии. Предложены простые модели формирования интенсивных атмосферных вихрей разных масштабов и взаимосвязи их ключевых характеристик Получены оценки тенденций при климатических изменениях интегральных эффектов интенсивных атмосферных вихрей с использованием предложенного аналога действия. Предложен новый (интегральный) индекс для атмосферных блокирований.
- С использованием климатической модели общей циркуляции проведены численные эксперименты с изменением периода годового хода инсоляции для оценки механизма формирования высоты тропопаузы как температурного скин-слоя.
- Получены количественные ансамблевые оценки природных источников эмиссий парниковых газов в атмосферу и их стоков для российских регионов при разных сценариях возможных антропогенных воздействий. В связи с необходимостью России соответствовать международным условиям Парижского соглашения (2015 г.) Рамочной конвенции ООН об изменении климата данные оценки имеют не только академическое, но и прикладное значение и потенциал дальнейшего применения и развития.
- Выявлена значимая связь значительного понижения температуры в области мезопаузы по уникальным российским измерениям с конца 1950-х гг. на фоне глобального потепления у поверхности в соответствии с более ранними модельными прогностическими оценками — важный индикатор при определении роли естественных и антропогенных факторов современных изменений климата. Выявлена при этом когерентность резкого падения температуры в верхней атмосфере в 1970-х гг. с известным климатическим сдвигом у поверхности, связываемым с изменениями в режиме явлений Эль-Ниньо.
- Предложена система прогностических оценок региональных сезонных аномалий в российских регионах с использованием прогностических ансамблевых модельных оценок ключевых квазициклических процессов (таких, как Эль-Ниньо, Тихоокеанская десятилетняя и Атлантическая мультидесятилетняя осцилляции).
| Alexey Eliseev | Head of Laboratory, Chief Scientist | Manager |
| Aleksandr Timazhev | Junior Researcher | |
| Alexander Chernokulsky | Senior Researcher | |
| Alexandra Narizhnaya | Junior Researcher | |
| Andrey Nyrov | Research Intern | |
| Anton Ploskov | Junior Researcher | |
| Boris Babanov | Junior Researcher | |
| Iraida Gorchakova | Senior Researcher | |
| Irina Maruseva | Lead Engineer | |
| Kirill Muryshev | Researcher | |
| Mariia Dembitskaia | Engineer | |
| Mariia Parfenova | Researcher | |
| Maxim Arzhanov | Senior Researcher | |
| Mirseid Akperov | Senior Researcher | |
| Pavel Blinov | Engineer | |
| Sergey Denisov | Senior Researcher |