Лаборатория теории климата (ЛТК)

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 г. ЛТК заведует И.И. Мохов. 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).