Simulación Matemática De Hidrodinámica De Océano

На правах рукописи

Гусев Анатолий Владимирович

ЧИСЛЕННАЯ МОДЕЛЬ ГИДРОДИНАМИКИ ОКЕАНА
В КРИВОЛИНЕЙНЫХ КООРДИНАТАХ ДЛЯ
ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЦИРКУЛЯЦИИ МИРОВОГО
ОКЕАНА И ЕГО ОТДЕЛЬНЫХ АКВАТОРИЙ

05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы
программ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата физико-математических наук

Москва – 2009

Работавыполнена в
Учреждении Российской академии наук
Институте вычислительной математики РАН
Научный руководитель:
д.ф.-м.-н. Дианский Н. А.
Официальные оппоненты:
доктор физико-математических наук
кандидат физико-математических наук

Н. Г. Яковлев
С. К. Попов

Ведущая организация:
Учреждение Российской академии наук
Вычислительный центр им. А. А. Дородницына РАН

Защита состоится " 18 "декабря 2009 г. в 14 часов
на заседании диссертационного совета Д 002.045.01
в Учреждении Российской академии наук
Институте вычислительной математики РАН
по адресу 119333, г. Москва, ул. Губкина, д. 8
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке
Учреждения Российской академии наук
Института вычислительной математики РАН
Автореферат разослан " 11 "

ноября

2009 г.

Ученыйсекретарь
диссертационного совета
доктор физ.-мат. наук

Г.А.Бочаров

00

минут

Общая характеристика работы
Актуальность темы
В настоящее время период интенсивного развития, определяемого в конечном
итоге бурным развитием вычислительной техники, переживают модели климатической системы Земли [МГЭИК, 2007]. Ее важнейшими компонентами являются
взаимодействующие между собой сложным образом атмосфера,океан и морской
лед. Достоверные оценки взаимосвязей между ними и прогноз изменений климата
могут быть получены только с помощью комплексных моделей климата [МГЭИК,
2007]. Их основу составляют модели общей циркуляции атмосферы и океана как
главных компонентов климатической системы. Поэтому главной задачей, поставленной в настоящей работе, являлось создание модели общей циркуляции океана,способной служить океаническим блоком модели климатической системы Земли,
удовлетворяющей современным требованиям [МГЭИК, 2007].
Международные организации, проектирующие научную стратегию по изучению проблемы изменений климата с помощью глобальных климатических моделей, на основе полученных результатов [МГЭИК, 2007] предполагают переход к
более сложным климатическим моделям высокого пространственногоразрешения. При использовании обычной географической системы координат в окрестности Северного полюса возникает особенность, которая при реализации конечноразностных численных моделей океана требует введения дополнительных приемов, как правило, снижающих эффективность и точность расчетов. Поэтому при
моделировании глобального океана существует потребность в устранении этой
особенности. Одним изспособов ее устранения является использование систем
координат, в которых особые точки находится за пределами расчетной области.
Адекватное воспроизведение динамики Северного Ледовитого океана и его ледового покрова важно для формирования циркуляции всего Мирового океана. Поэтому модель общей циркуляции океана должна также воспроизводить динамику
и термодинамику морского льда.
Созданиеэффективной модели гидродинамики океана важно и для изучения
процессов, формирующих циркуляцию морей и океанов, что в свою очередь, необходимо для потребностей судоходства, рыболовства, прогнозов состояния океана
и погоды и т.д. Актуальность моделирования повышает и то обстоятельство, что
сбор натурных данных по океану и проведение наблюдательного эксперимента,
особенно в глубинных слоях, связаны с большимитрудностями и высокими затратами. Более того, для достоверного прогноза океанической циркуляции необходимо создание системы усвоения данных, и одним из ее основных компонентов
должна служить верифицированная модель циркуляции океана.
Основной целью диссертационной работы является создание численной
модели гидродинамики океана, способной: (1) применяться для Мирового...