Модель атмосферы-океана-аэрозоля-химии-климата SOCOL v4.0 состоит из системы Земля MPI-ESM1.2 и модулей для расчета химических превращений (MEZON) и микрофизики сульфатного аэрозоля (AER). Все компоненты интерактивно связаны друг с другом, как схематически представлено на Рисунке 1.
Это означает, что химия и микрофизика аэрозолей зависят от температуры атмосферы, ветра и относительной влажности и, в свою очередь, влияют на атмосферу и океан через процессы переноса коротковолнового и длинноволнового излучения. Модуль микрофизики аэрозолей включает газофазную химию серосодержащих примесей и обеспечивает расчеты характеристик аэрозоля, необходимых для учета гетерогенной химии. Транспорт примесей рассчитывается каждый динамический временной шаг (15 мин) по полу-лагранжевой схеме. Сухое и влажное осаждение газов и аэрозолей рассчитывается с учетом свойств поверхности, реактивности и растворимости примесей.
Разработанная модель была использована для расчета изменений озонового слоя и климата в период с 1970 по 2100 год. Полученный результат позволяет характеризовать поведение озонового слоя в периоды глобального истощения, связанного с производством галогенсодержащих разрушающих озон субстанций и его восстановления, связанного с ограничениями, введенными Монреальским протоколом и его дополнениями. Разработанная модель позволяет также учесть влияние различных антропогенных и естественных факторов (таких как выбросы парниковых газов, вулканические извержения и изменения солнечной активности) на состояние климата. Полученные изменения средне зональных полей общего содержания озона и приземной температуры приведены на рисунках 2 и 3. Модель показывает значительное, до 7 градусов и 14 градусов, потепление на территории России при умеренном и высоком уровне сжигания ископаемого топлива.
Так же ожидается существенное (5-10%) повышение общего содержания озона над территорией России, что может привести к недостатку генерации витамина Д. Оценки изменений большого набора других параметров, характеризующих состояние климата и озонового слоя также доступно для анализа и использования научными группами и специалистами в планировании развития экономики и адаптации к изменениям окружающей среды. Новизна полученных результатов состоит в беспрецедентной полноте описания основных процессов и обратных связей в системе климат-атмосфера-океан. Некоторые полученные результаты готовятся сотрудниками лаборатории «Исследований озонового слоя и верхней атмосферы» СПБГУ для публикации в престижных журналах.
