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World File Search System高纬度
能源 - NSF-PAR
摘要：高昂的运输成本导致世界各地偏远地区的能源和食物价格昂贵，尤其是在高纬度北极气候地区。过去在这些偏远地区尝试在室内种植食物已被证明是不经济的，因为需要昂贵的进口柴油来取暖和发电。这项研究的目的是确定太阳能光伏 (PV) 电力是否可以经济地用于为与偏远北极社区微电网相结合的集装箱农场供电。混合整数线性优化模型 (FEWMORE：食品-能源-水微电网优化与可再生能源) 已被开发出来，以最大限度地降低安装太阳能光伏 (PV) 加电力存储的资本和维护成本以及从社区微电网购买电力为集装箱农场供电的运营成本。FEWMORE 通过模拟集装箱农场负载的需求侧管理，扩展了以前的模型。其结果与另一个模型（HOMER）的测试案例进行了比较。FEWMORE 确定 17kW 的太阳能光伏发电最适合为农场供电，与育空地区目前运营的集装箱农场相比，总年成本下降约 14%。适当管理特定负载可将总成本降低约 18%。因此，即使在北极气候下，太阳能光伏系统在冬季仅提供约 7% 的总负载，全年仅提供约 25% 的负载，投资太阳能光伏发电也可以降低成本。
2020 年秋季简讯.pub
通常，大气中的氧气含量较高，而氮气更靠近地球表面。“多年来，大气科学家一直在研究氧气含量低于应有水平的情况，但我们发现了可能的原因，并揭示了比以往任何时候都更详细的信息，”科学学院物理与天文系博士生梅斯基塔说。这一突破性的发现由美国宇航局资助。它刊登在美国宇航局太阳物理学主页上，并于 2020 年 7 月 23 日发表在《地球物理研究杂志-空间物理学》上。该论文的标题为“在平静地磁条件下对静态稳定的高纬度中间层和低热层的中性剪切不稳定性进行现场观测”。克莱姆森研究小组发射了火箭，释放出一种无害气体作为造影剂，以照亮大气风型，从而对其进行拍摄。这项研究名为“超级水枪”活动，于 2018 年 1 月 26 日在阿拉斯加的 Poker Flat 研究区进行。“我们的测量是在距地球表面 65 英里的地方进行的，显示风速约为每小时 100 英里，”梅斯基塔说。“冲浪波”是风流相互卷入并在天空中形成波浪的戏剧性效果，这是开尔文-亥姆霍兹不稳定性 (KHI) 的结果。第 3 页继续
未来的南极气候：中纬度喷气的故事情节加强和转移从CMIP6
摘要：区域气候变化不确定性的主要来源是模拟大气循环响应对全球变暖的响应时的巨大差异。使用耦合模型对比项目（CMIP6）的第六阶段的全球气候模型套件（CMIP6），采用故事情节方法来得出2070 - 99年南极气候变化的物理上合理的情况，根据共享的社会经济途径SSP5-8.5-8.5.5。这些故事情节对应于模拟季节性海冰损失量的差异，并且（i）夏季平流层极性涡流（SPV）崩溃或（ii）冬季SPV加强的延迟，这共同构成了对未来气候变化的反应模式的强大驱动因素。此类变化的组合众所周知可以对南半球中纬度喷射流进行强有力的控制，我们将其量化为共同解释了夏季喷气响应方差的70％，冬季量化了35％。在夏季，对流层喷射流的预期增强和位移在a之间变化； 1和2 m s 2 1增加和； 2 8 - 4 8分别跨故事情节。在两个季节中，射流的更大加强与南极变暖较少相关。相比之下，降水中的反应更加一致，但仍然被大规模动力学削弱。我们发现，南极周围的高纬度降水量的增加对于故事情节的特征更为明显。我们的结果突出了故事情节方法在说明模型不确定性并理解确定预计南极区域气候响应中传播的过程中的实用性。
使用船载观测值对南大洋的IMERG和ERA5定量降水量估算
摘要：澳大利亚R/V调查员的最新航行在整个偏远的南大洋中提供了前所未有的降水观察结果，该降水量既是海洋降雨和冰相降水测量网络（OceanRain）海上圆点和双极化C波段C-Band C-Band Cane Radar（Oceanpol）。本研究采用这些观察结果来评估GPM（IMERG）的全球降水测量（GPM）综合多卫星检索和ECMWF（ERA5）降水产物产生的第五次重大全球重新分析。以60分钟和0.25 8（; 25 km）的分辨率工作，在整个过程中最常观察到小雨和毛毛雨。对海洋评估时，imerg产物高估了降水强度，但捕获了出现频率。从天气/过程量表中，发现IMERG在暖额和高纬度气旋条件下是最不准确（高估的强度），通常会预先发送多层云。在临时条件下，imerg低估了降水频率。相比之下，ERA5的技能在各种综合条件下更加一致，除了高压频率（强度）高度高估（低估）的高压条件。使用Oceanpol Radar，这是一个面积到区域分析（分数技能得分），发现ERA5的技能比Imerg更高。在海洋径流计，iMerg和ERA5之间的阶段分类中几乎没有共识。比较因不同数据集中的相分类的各种假设而变得复杂。
住宅多载体能源系统的遗传优化：能源自给自足的目标及其成本
能源转型过程促进了分散的可再生能源发电，其特点是加大了实现能源自给自足的努力。在此背景下，分析了住宅规模、以光伏为基础的多载体能源系统，该系统使用氢气作为季节性储存，是实现能源自给自足的可能解决方案。高时间（15 分钟）和长期（10 年）功率流模拟方法应用于多目标优化算法，以最大限度地降低成本和电网能量输出。针对三种住宅建筑类型和四个欧洲地区的系统规模、能源自给自足和经济性能，分析了近似帕累托最优系统配置。建筑类型和位置强烈影响近似帕累托最优系统配置的技术经济可行性。低能耗住宅在技术和经济上最可行，以实现自给自足，而单户住宅和多户住宅显示可用的光伏能源是主要限制因素，这在高纬度地区尤其成问题。在目前的经济约束下，无法找到具有成本竞争力的自给自足系统。与低季节性地点的基础系统相比，低能耗房屋的额外成本最低，为 172%，但在 2030-2035 年的时间范围内，根据某些成本预测，成本竞争力是可能的。开发的能源系统模型是开源的，可用于未来这方面的研究。
利用交叉轨道红外探测器从太空测量氨：特点和应用
摘要。尽管大气氨气的重要性显而易见，但对其监测仍然有限，包括其来源、汇和与更大氮循环的联系。卫星数据有助于填补零星常规地面和飞机观测的监测空白，以便更好地为决策者提供信息并评估任何与氨气相关的政策的影响。本文介绍了跨轨红外探测器 (CrIS) 氨气产品在农业热点监测、空气质量预报模型评估、干沉降估计和排放估计方面的能力。对于模型评估，虽然人们对北美已知的主要农业氨气热点的空间分配普遍一致，但卫星观测显示，在森林火灾高峰期，一些高纬度地区的氨气浓度通常接近农业热点的氨气浓度。加拿大（不包括领土）和美国的 CrIS 年度氨气干沉降的平均和年度变化值约为 0。 8 ± 0 . 08 和 ∼ 1 . 23 ± 0 . 09 Tg N yr − 1。这些卫星观测到的 NH 3 与 NO 2 反应性氮干沉降物显示，在加拿大和美国，NH 3 与其总和 (NH 3 + NO 2 ) 的年比率分别为 ∼ 82 % 和 ∼ 55 %。此外，我们展示了使用 CrIS 卫星观测来估计加拿大艾伯塔省莱斯布里奇附近的年和季节性排放量，该地区主要以高
古气候数据吸收登山者-X -pik
使用气候模型登山者-X，我们提出了一种有效的方法，可以吸收涵盖现在22000至6500年的最后一次脱位的表面温度的时间演化。数据同化方法结合了数据和管理气候系统的基本动力学原理，以提供系统的状态估计，这比仅使用数据或单独模型可以获得的系统要好。在应用集合Kalman滤波器方法时，我们利用并行数据同化框架（PDAF）中的进步，该框架（PDAF）提供了并行数据同化功能，计算时间的增加相对较小。我们发现数据同化溶液在很大程度上取决于腐烂的冰盖的背景演变，而不是同化的温度。两种不同的冰盖侦察结构会导致不同的冰川融化病史，影响了大规模的海洋结构，从而影响了表面温度。我们发现，数据同化的影响在区域尺度上比全球平均值更为明显。尤其是，数据同化在千禧一代变暖和冷却阶段的效果更强，例如BØlling-AllerØD和年轻的Dryas，尤其是在具有异质温度模式的高纬度地区。我们的方法是对多千年时间尺度进行全面的古平方分析迈出的一步，包括将可用的古气候数据纳入了代表区域气候的不确定性。
4931 -AMS期刊
摘要：为了提高对影响每月海面温度（SST）变异性的海洋过程的理解，我们分析了社区地球系统模型，第2版，层次结构，其中模型仅在其海洋复杂性程度上有所不同。最现实的海洋是动态海洋模型，作为完全耦合模型（FCM）的一部分。从机械脱钩的模型（MDM）中的下一个最现实的海洋就像FCM一样，但排除了异常的风应力 - 驱动的海洋变异性。最简单的海洋是平板海洋模型（SOM）。将浮力耦合的动态海洋纳入MDM，其中包括SOM中缺乏温度对流和垂直混合，导致到处的SST变量减弱，并且与SOM相比，高纬度和赤道PACIDICE中SST异常的持久性降低。与MDM相比，大多数区域中FCM中的异常风应力 - 驱动的海洋动力学会导致更高的SST方差和更长的持续时间尺度。动态海洋的净作用，作为整体阻尼剂或异常SST方差和持久性的扩增，在区域取决于区域。值得注意的是，我们发现与FCM相比，SST变异性的热力学强迫幅度的大小相比，SOM和MDM配置中海洋模型的复杂性的努力导致了变化。这些变化部分源于海洋变化的混合层深度的差异，并在尝试量化某些海洋机制对模型之间SST变异性差异的相对贡献时应考虑。
气候驱动的未来全球湿地范围的预测
抽象的湿地是地球系统的关键组成部分，与各种过程相互作用，例如水文循环，与大气的能量交流以及全球氮和碳周期。预计湿地的未来轨迹不仅会受到直接人类活动的影响，而且还受到气候变化的影响。在这里，我们介绍了我们对湿地范围中气候驱动的全球变化的评估，重点是主要的湿地综合体。我们使用了一种基于地形水文模型（TopModel）的方法和耦合模型对比项目阶段6（CMIP6）的14个模型的土壤液体水含量预测。我们的分析表明，地中海，中美洲和南美北美的湿地范围持续下降，在21世纪末（2081–2100）SSP370场景下，西部亚马逊盆地的损失率为28％。相反，除了刚果盆地外，中非表现出湿地范围的增加。然而，由于模型之间的变化预测，研究的大多数研究领域（80％）呈现不确定的结果。值得注意的是，我们表明，CMIP6模型中关于高纬度中液态土壤含量的不确定性。通过将我们的重点缩小到10个模型，这似乎更好地代表了永久冻土的融化，我们获得了更好的模型间协议。然后，我们发现整个全球面积的较小下降（<5％），但平均损失超过50°N。特定地区，例如哈德逊湾低地，降低了21％，西伯利亚西伯利亚低地降低了15％。
全球模型模拟中受背景流调制的近惯性波能量
摘要：我们利用 2019 年 5 月至 6 月 30 天内具有真实大气强迫和背景环流的全球 1/25 8 混合坐标海洋模型 (HYCOM) 模拟研究了风致近惯性波 (NIW) 的产生、传播和消散。计算了总场的时间平均近惯性风能输入和深度积分能量平衡项，并将场分解为垂直模式以区分 NIW 能量的辐射和（局部）耗散分量。只有 30.3% 的近惯性风输入投射到前五个模式上，而前五个模式中的 NIW 能量之和占总 NIW 能量的 58%。几乎所有深度积分的 NIW 水平能量通量都投射到前五种模式上。NIW 模式的耗散和衰减距离的全球分布证实，低纬度是高纬度产生的 NIW 能量的汇聚点。发现 NIW 能量的局部耗散部分 q 局部 在整个全球海洋中是均匀的，全球平均值为 0.79。水平 NIW 通量从具有气旋涡度的区域发散，并汇聚在具有反气旋涡度的区域；也就是说，反气旋涡流是 NIW 能量通量的汇聚点 （特别是对于较高模式而言）。大多数未投射到模式上的残余能量在反气旋涡流中向下传播。全球近惯性风能输入量在30天内为0.21TW，其中只有19%传输到500米深度以下。