Healthy Research Rewards
ResearchHub is incentivizing healthy research behavior. At this time, first authors of open access papers are eligible for rewards. Visit the publications tab to view your eligible publications.
Got it
SM
Salil Mahajan
Author with expertise in Climate Change and Variability Research
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
4
(100% Open Access)
Cited by:
1,495
h-index:
18
/
i10-index:
26
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

The DOE E3SM Coupled Model Version 1: Overview and Evaluation at Standard Resolution

Jean‐Christophe Golaz et al.Mar 16, 2019
This work documents the first version of the U.S. Department of Energy (DOE) new Energy Exascale Earth System Model (E3SMv1). We focus on the standard resolution of the fully coupled physical model designed to address DOE mission-relevant water cycle questions. Its components include atmosphere and land (110-km grid spacing), ocean and sea ice (60 km in the midlatitudes and 30 km at the equator and poles), and river transport (55 km) models. This base configuration will also serve as a foundation for additional configurations exploring higher horizontal resolution as well as augmented capabilities in the form of biogeochemistry and cryosphere configurations. The performance of E3SMv1 is evaluated by means of a standard set of Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) Diagnosis, Evaluation, and Characterization of Klima simulations consisting of a long preindustrial control, historical simulations (ensembles of fully coupled and prescribed SSTs) as well as idealized CO2 forcing simulations. The model performs well overall with biases typical of other CMIP-class models, although the simulated Atlantic Meridional Overturning Circulation is weaker than many CMIP-class models. While the E3SMv1 historical ensemble captures the bulk of the observed warming between preindustrial (1850) and present day, the trajectory of the warming diverges from observations in the second half of the twentieth century with a period of delayed warming followed by an excessive warming trend. Using a two-layer energy balance model, we attribute this divergence to the model's strong aerosol-related effective radiative forcing (ERFari+aci = −1.65 W/m2) and high equilibrium climate sensitivity (ECS = 5.3 K).
0
Paper
Citation672
0
Save
0

Stochastic Parameterization: Toward a New View of Weather and Climate Models

Judith Berner et al.Jul 19, 2016
The last decade has seen the success of stochastic parameterizations in short-term, medium-range and seasonal forecasts: operational weather centers now routinely use stochastic parameterization schemes to better represent model inadequacy and improve the quantification of forecast uncertainty. Developed initially for numerical weather prediction, the inclusion of stochastic parameterizations not only provides better estimates of uncertainty, but it is also extremely promising for reducing longstanding climate biases and relevant for determining the climate response to external forcing. This article highlights recent developments from different research groups which show that the stochastic representation of unresolved processes in the atmosphere, oceans, land surface and cryosphere of comprehensive weather and climate models (a) gives rise to more reliable probabilistic forecasts of weather and climate and (b) reduces systematic model bias. We make a case that the use of mathematically stringent methods for the derivation of stochastic dynamic equations will lead to substantial improvements in our ability to accurately simulate weather and climate at all scales. Recent work in mathematics, statistical mechanics and turbulence is reviewed, its relevance for the climate problem demonstrated, and future research directions outlined.
0
Paper
Citation315
0
Save
0

An Overview of the Atmospheric Component of the Energy Exascale Earth System Model

Philip Rasch et al.Jul 9, 2019
Abstract The Energy Exascale Earth System Model Atmosphere Model version 1, the atmospheric component of the Department of Energy's Energy Exascale Earth System Model is described. The model began as a fork of the well‐known Community Atmosphere Model, but it has evolved in new ways, and coding, performance, resolution, physical processes (primarily cloud and aerosols formulations), testing and development procedures now differ significantly. Vertical resolution was increased (from 30 to 72 layers), and the model top extended to 60 km (~0.1 hPa). A simple ozone photochemistry predicts stratospheric ozone, and the model now supports increased and more realistic variability in the upper troposphere and stratosphere. An optional improved treatment of light‐absorbing particle deposition to snowpack and ice is available, and stronger connections with Earth system biogeochemistry can be used for some science problems. Satellite and ground‐based cloud and aerosol simulators were implemented to facilitate evaluation of clouds, aerosols, and aerosol‐cloud interactions. Higher horizontal and vertical resolution, increased complexity, and more predicted and transported variables have increased the model computational cost and changed the simulations considerably. These changes required development of alternate strategies for tuning and evaluation as it was not feasible to “brute force” tune the high‐resolution configurations, so short‐term hindcasts, perturbed parameter ensemble simulations, and regionally refined simulations provided guidance on tuning and parameterization sensitivity to higher resolution. A brief overview of the model and model climate is provided. Model fidelity has generally improved compared to its predecessors and the CMIP5 generation of climate models.
0
Paper
Citation309
0
Save
0

Understanding Cloud and Convective Characteristics in Version 1 of the E3SM Atmosphere Model

Shaocheng Xie et al.Oct 1, 2018
Abstract This study provides comprehensive insight into the notable differences in clouds and precipitation simulated by the Energy Exascale Earth System Model Atmosphere Model version 0 and version 1 (EAMv1). Several sensitivity experiments are conducted to isolate the impact of changes in model physics, resolution, and parameter choices on these differences. The overall improvement in EAMv1 clouds and precipitation is primarily attributed to the introduction of a simplified third‐order turbulence parameterization Cloud Layers Unified By Binormals (along with the companion changes) for a unified treatment of boundary layer turbulence, shallow convection, and cloud macrophysics, though it also leads to a reduction in subtropical coastal stratocumulus clouds. This lack of stratocumulus clouds is considerably improved by increasing vertical resolution from 30 to 72 layers, but the gain is unfortunately subsequently offset by other retuning to reach the top‐of‐atmosphere energy balance. Increasing vertical resolution also results in a considerable underestimation of high clouds over the tropical warm pool, primarily due to the selection for numerical stability of a higher air parcel launch level in the deep convection scheme. Increasing horizontal resolution from 1° to 0.25° without retuning leads to considerable degradation in cloud and precipitation fields, with much weaker tropical and subtropical short‐ and longwave cloud radiative forcing and much stronger precipitation in the intertropical convergence zone, indicating poor scale awareness of the cloud parameterizations. To avoid this degradation, significantly different parameter settings for the low‐resolution (1°) and high‐resolution (0.25°) were required to achieve optimal performance in EAMv1.
0
Paper
Citation199
0
Save