Conveners
Математические модели физики атмосферы, океана и окружающей среды
- д.ф.-м.н. Геннадий Алексеевич Платов (ИВМиМГ СО РАН)
Математические модели физики атмосферы, океана и окружающей среды
- д.ф.-м.н. Алексей Владимирович Пененко (ИВМиМГ СО РАН)
Математические модели физики атмосферы, океана и окружающей среды
- к.ф.-м.н. Анатолий Александрович Леженин (ИВМиМГ СО РАН)
Математические модели физики атмосферы, океана и окружающей среды
- д.ф.-м.н. Елена Николаевна Голубева (ИВМиМГ СО РАН)
Математические модели физики атмосферы, океана и окружающей среды
- д.ф.-м.н. Владимир Николаевич Крупчатников (ИВМиМГ СО РАН)
Представлены сценарии моделирования распространения пассивных примесей в городской атмосфере Красноярска в зимний период. Имитировался перенос загрязняющих веществ от выбросов котельных и ТЭЦ в условиях устойчиво стратифицированной атмосферы. Расчеты проводились с помощью мезомасштабной модели динамики атмосферы и переноса примесей, которая разрабатывается в ИВМиМГ СО РАН. При подготовке...
Проблема загрязнения воздуха является одной из самых серьезных экологических проблем, оказывающих воздействие на здоровье населения. Основными причинами выбросов вредных веществ в атмосферу являются транспорт и промышленность. В настоящее время полный отказ от основных загрязнителей воздуха невозможно. Однако, если оценить производимое источниками вредное воздействие, то можно оптимизировать...
В последние десятилетия увеличилась как частота, так и масштаб лесных пожаров. Ущерб от пожаров затрагивает многие аспекты жизни природы и человека. Наиболее эффективным способом борьбы с лесными пожарами является их прогнозирование. В связи с этим становятся актуальными вопросы математического моделирования процессов, протекающих непосредственно до и во время воспламенения лесных горючих...
Численно исследуется влияние различных типов растительного покрова на параметры атмосферного пограничного слоя, в частности на температуру воздуха, с помощью математической модели, основанной на конечных элементах [1], ранняя версия модели [2]. Для многомерного моделирования применяется также конечно-разностный вариант модели. Температура на поверхности рассчитывается из баланса потоков...
Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха в крупных городах Сибири создают значительные риски здоровью населения. По данным Росгидромета среднегодовые концентрации многих поллютантов превышают предельно допустимые концентрации (ПДК) [1]. В зимние месяцы концентрация бенз(а)пирена (БП) на территориях ряда городов многократно превышают ПДК. Известно, что БП оказывает значительное влияние на...
Микромасштабное моделирование атмосферного пограничного слоя в городской застройке в настоящее время представляет собой одно из важнейших современных направлений вычислительной метеорологии и имеет большое научное значение. Моделирование течений в уличных каньонах и элементах городской застройки с использованием гидродинамических моделей турбулентности (RANS, LES, DES) активно развивается как...
При проведении и анализе данных мониторинговых исследований в зонах атмосферных выбросов промышленных предприятий необходима информация о характеристиках источников, химическом и дисперсном составе примеси, текущих гидрометеорологических условиях и т.д. [1]. При её частичном отсутствии следует использовать компромиссный подход, основанный на совместном использовании имеющихся измерений и...
В статье изучались и анализировались данные по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных и передвижных источников. Разработана база данных по выбросам за период с 2010 по 2019 годы. Создано программное обеспечение, которое позволяет строить линейные и нелинейные модели, эффективно описывающие динамику загрязнения от выбросов. Построенные модели показывают точность прогноза...
Поиск источников загрязнения является актуальной проблемой, так как не всегда имеется возможность напрямую выяснить у той или иной организации, является ли она источником выбросов в атмосферу опасных химических загрязнений? Решение данной задачи путём размещения стационарных датчиков имеет ряд существенных недостатков: для работоспособности подобного подхода требуется достаточно большое...
Использование методов машинного обучения в различных областях науки и других сферах на сегодняшний момент становится все более частым и востребованным, потому что с помощью таких подходов удается за столь малое вычислительное время произвести манипуляции с большими наборами данных разного назначения.
Идентификация источников выбросов важна в задачах о качестве воздуха. В работе при создании...
Алгоритмы усвоения данных широко используются для прогнозирования и оценки состояния процессов, характеризующихся быстрыми изменениями. Примером может служить процесс изменения химического состава атмосферного воздуха. Для повышения точности прогноза проводится усвоение данных измерений уровня загрязнения, полученных на постах мониторинга. Алгоритмы усвоения данных используют поступающие...
В докладе представлена система усвоения данных для оценки эмиссии парниковых газов с поверхности Земли. Система усвоения данных основана на алгоритме ансамблевого фильтра Калмана LETKF. Усвоение данных реализовано для модели переноса и диффузии MOZART-4 с использованием реальных спутниковых данных AIRS за 2016 год.
В проведенных численных экспериментах производилась оценка приземной...
В работе представлено описание разрабатываемого в ФГБУ «НПО «Тайфун» программного комплекса ПК МАЗ-Город, реализующего технологию оперативной оценки уровней загрязнения атмосферы над конкретной урбанизированной территорией.
Основной задачей ПК МАЗ-Город является обеспечение оперативного анализа и прогноза процесса аварийного загрязнения атмосферы над урбанизированной территорией по данным...
Развитие вычислительных мощностей привело к появлению ансамблевого прогноза погоды, особенностью которого является моделирование «хаотического» поведения атмосферы. Использование ансамбля прогнозов вместо одного позволяет учесть неопределённость прогностической системы и ее начальных данных и оценить вероятность наступления событий, характеризующих метеорологическую обстановку.
Ансамбль...
В численных расчётах распространения цунами используется сеточная батиметрия различной детальности. В ходе исследования была проведена серия вычислительных экспериментов по распространению волн цунами от модельного очага у восточного побережья Японии с использованием донного рельефа, взятого из трёх глобальных батиметрических баз: GEBCO, ETOPO и Smith and Sandwell. Численные эксперименты...
Понимание пространственной структуры внутренних сейш обеспечивает основу для понимания последующих физических, химических и биологических процессов.
В настоящей работе определена вертикальная структура внутренних сейш в стратифицированном озере (Шира, Хакасия, Восточная Сибирь). Частоты и профили вертикальной скорости каждой моды были рассчитаны с использованием данных измерений температуры...
Преобладающая часть стока северных рек формируется за счет таяния сезонного снежного покрова. Условия снеготаяния оказывают решающее влияние на количество поступающих в водоемы-приемники талых вод. Глубина промерзания поверхностного слоя грунта влияет на впитывающую способность и определяет соотношение между склоновым и грунтовым стоками. Поэтому моделирование состояния грунта в период...
При освоении природных ресурсов шельфа необходимы достоверные сведения о распространении и свойствах подводной мерзлоты. Сложные природные условия затрудняют проведение буровых работ. Поэтому математическое моделирование современного распространения многолетнемерзлых пород на арктическом шельфе Евразии является актуальной задачей.
Для изучения динамики и современного состояния субаквальной...
В работе рассматривается осесимметричная модель утилизации диоксида углерода в пороупругой среде. Основу модели составляют уравнения фильтрации жидкостей или газов в деформируемых пористых средах, являющиеся обобщением моделей пороупругих сред Маскета – Леверетта. Близкие по структуре системы уравнений рассматривались в работах [1–2]. Предположение о малости скорости движения твердого скелета...
Фокусировку волн, в том числе волн цунами, можно определить как одновременный приход волны от нескольких разных сегментов волнового фронта. Это может привести к существенно более высокой амплитуде волн в окрестности точки фокусировки по сравнению с окружающими её точками области. Во-первых, фокусировка волновой энергии может быть, следствием геометрической формы очага цунами. В частности,...
С помощью мезомасштабной RANS- модели турбулентности установлено, что поведение параметров турбулентного вихревого перемешивания согласуется с данными измерений, проведенных в лаборатории и в атмосфере. Исследуются некоторые проблемы, возникающие при описании турбулентного вихревого перемешивания в атмосферном пограничном слое. В частности, при переходе течения в сильно устойчивое состояние...
Модель INMCM-SibCIOM - климатическая модель, построенная на основе океанического и ледового блоков совместной модели океана и морского льда SibCIOM [1], разработанной в ИВМиМГ СО РАН, и блока общей циркуляции атмосферы климатической модели INMCM48 [2], разработанной в ИВМ РАН им. Марчука. Для корректной работы модели INMCM-SibCIOM необходимо провести тщательную настройку взаимодействия...
В докладе обсуждаются некоторые результаты исследования вихревых потоков тепла в районе субтропического струйного течения. Многие крупномасштабные динамические явления в атмосфере Земли связаны с процессами распространения и обрушения волн Россби. Здесь мы обращаем внимание на области противоградиентных вихревых потоков тепла в районе субтропического струйного течения в Северном полушарии,...
В работе представлены первые результаты численного моделирования температурного режима поверхностных вод р. Лена в период открытой воды (с мая по октябрь) на основе одномерного уравнения переноса тепла, полученного из уравнения теплового баланса Фурье-Кирхгофа при соответствующих предположениях для речных систем с преобладанием адвекции. Для определения суммарного теплообмена через свободную...
ПЛАВ-NEMO-SI3 является совместной моделью атмосферы, океана и морского льда, которая разработана в ИВМ РАН, Гидрометцентре России и ИПМ им. М.В. Келдыша РАН. Объединение моделей выполнено с применением программного обеспечения OASIS3-MCT и SCRIP. В докладе обсуждаются вычислительные аспекты реализации совместной модели, а также результаты исследования ее параллельной масштабируемости на...
В работе рассматривается система среднесрочного ансамблевого прогноза погоды, основанная на локальном ансамблевом фильтре Калмана с преобразованием ансамбля [1] и глобальной модели атмосферы ПЛАВ [2]. Используется версия модели ПЛАВ20, которая имеет горизонтальное разрешение 0,225° по долготе; переменное разрешение по широте – от 0,24° во внетропической части Южного полушария до 0,16° в...
В результате исследования с использованием системы моделей SibCIOM и SibPOM удалось показать, что в процессе формировния придонной структуры вод СЛО и в ходе их распространения имеет место энергетическая конверсия доступной потенциальной энергии регулярного движения в потенциальную энергию вихревых образований, а ускоренному продвижению плотных шельфовых вод вниз вдоль наклонного дна...
Изучение взаимодействия вод шельфа и глубокого океана требует уточнения описания гидрологических характеристик в шельфовой области. Для этих целей была модифицирована численная модель океана. Основой модификации является применение комбинированной численной сетки по вертикали. В глубинных районах океана, характеризующихся резкими наклонами дна, используется z-система вертикальных физических...
В докладе представлена численная модель переноса микропластика в полярных водах, включающая процессы распространения частиц системой течений, вмораживания в лед и изменение вертикального положения за счет биообрастания и поглощения микропластика живыми организмами. Среднесуточные поля скоростей океана и дрейфа льда, полученные по модели SibCIOM, определяют лагранжев перенос частиц....
В продолжение исследований по тематике моделирования распространения микропластика в Байкале [1,2], в настоящем докладе рассматриваются гипотетические сценарии, учитывающие влияние биологических процессов, так называемого биообрастания, на загрязнение вод озера. С этой целью используются трехмерная негидростатическая модель гидротермодинамики озера и модели распространения примесей в двух...
Знание корректной реологии льда, находящегося под динамической нагрузкой, имеет первостепенное значения для многих практических задач Арктического региона. На сегодняшний день вопрос выбора механической модели льда при низкоскоростных воздействиях остаётся открытым. В настоящей работе численно решается задача о медленном ударе шарового стального индентора по ледяному диску поликристаллической...
Быстрое развитие техники ведет к усилению антропогенного влияния на геологическую среду, различные виды вибраций могут приводить к активизации слабой сейсмичности в районах, удаленных от структурных границ литосферных отдельностей. Локальные проявления и глобальные последствия продолжительных вибрационных воздействий активно изучаются в настоящее время [1, 2 и др.]. В работе рассмотрена модель...
На сегодняшний день исследования протекающих в пористых структурах процессов варьируются от моделирования в масштабе пор, отражающего детальную структуру среды, до моделей континуума, описывающих осредненные свойства среды в большем объеме. Использование клеточных автоматов (КА) является одним из подходов, применяемых для описания поведения жидкости на уровне микроскопических пор и...
