Примеры непрерывных моделей

В середине прошлого века для исследования крупномасштабного меридионального распределения фосфатов в Атлантическом океане была применена непрерывная модель, в которой течения рассчитывались динамическим методом по пятиградусной сетке, в каждой точке разность потребления и выделения фосфатов компенсировалась их переносом за счет физических процессов [Riley, 1951]. Это была первая попытка исследовать распределение гидрохимических характеристик в океане с помощью математического моделирования.

В 1970-х годах Бубнов и Кривилевич исследовали распределение кислорода в меридиональном сечении Атлантического океана с помощью непрерывной двумерной модели, в которой задавалось распределение кислорода на поверхности и его биологическое потребление в толще вод. При этом принятая циркуляционная схема отражала два круговорота в южном полушарии и один – в северном [Бубнов, Кривилевич, 1973].

В последнее десятилетие доминирующим стал подход, использующий “готовые” схема циркуляции вод. Так Рябченко для анализа кислородного режима в водах Мирового океана использовал интегральную двухмерную схему циркуляции Мирового океана, рассчитанную по пятиградусной сетке. При этом он учитывал поток кислорода через поверхность океана, пространственную изменчивость продукции и потребления кислорода. В моделях типа “coupled models” гидрофизическая формализация процессов в конкретном объекте объединяется с моделью биогеохимической трансформации соединений органогенных элементов. Для Черного моря Грэгор использовал схему взаимодействия компонентов фитопланктон – зоопланктон – растворенное ОВ – нитраты – аммоний [Gregoir et al., 1997], а у Нэйджера особенности глобального переноса ОВ были представлены трехмерной моделью циркуляции при упрощенном описании биогеохимической трансформации Р [Najjar et al., 1992].

В комплексной имитационной модели Азовского моря рассматривались вопросы влияния на водные ресурсы бассейна хозяйственной деятельности человека [Горстко, 1976; Бронфман, 1976; Горстко и др., 1982]. Наряду с биологическими компонентами различных трофических уровней в модели рассматриваются концентрации биогенных элементов, как показатели уровня евтрофирования морской экосистемы. Описывается круговорот соединений фосфора, азота и кремния с учетом процессов их переноса, распада, потребления, абразии берегов и других факторов. Современное развитие Ростовской школы моделирования отражено в монографии [Среда, биота и…, 2001 ].

В конце ХХ в., благодаря применению современных измерительных приборов и адекватной пространственно-временной измерительной стратегии, были получены качественно новые данные о структуре, синоптической и мезомасштабной изменчивости гидрофизических полей в Мировом океане. Реальное динамическое состояние морских акваторий определяется такими процессами, как синоптические вихри, фронты, меандры течений, шельфовыми течениями. На базе современной информации, численных методов и вычислительных средств созданы математические модели, способные описать основные динамические процессы синоптического пространственно-временного масштаба. При этом, прогресс, достигнутый современными атмосферными моделями в прогнозе погоды, позволяет использовать модельные параметры приводного слоя атмосферы для моделей динамики моря в режиме реального времени (в отличие от практиковавшегося в 1960-е – 1980-е гг. ввода на входе климатических атмосферных полей).

Таким образом, в настоящее время сложились предпосылки для создания совместных моделей динамики и взаимодействия океана и атмосферы, способных воспроизводить гидродинамический режим морской среды.

Задание – создать словарь терминов и определений – написанный только от руки, в алфавитном порядке, по всем темам (и в прошлом семестре - методам исследований - тоже). Это будет защитано как реферат по теме. Будут вопросы по терминологии. К зачету!

Дата добавления: 2014-01-07