Введение к работе
Актуальность темы диссертации
Повышенный интерес к проблеме взаимодействия океана и атмосферы вызван необходимостью разработки и совершенствования методов долгосрочного прогноза погода. Одним из основных механизмов этого взаимодействия является меридиональный перенос тепла ((ЛІТ). Океан, поглащая солнечную энергию в низких широтах, транспортирует еб системой океанических течений в средние и высокие широты, где отдабт атмосфере. В связи с тем, что МПТ в океане составляет основную часть суммарного переноса тепла в системе океан-атмосфера (Хастенрас, 1980), его аномалии могут оказывать существенное влияние на формирование аномалий климата и погоды. Поэтому, не случайно исследования МПТ, его временной изменчивости и механизмов формирования, являются одной из центральных задач программы "РАЗРЕЗЫ" (Марчук, 1983), цель которой - выявить роль океана в короткопери-одных колебаниях климата с характерными временными масштабами от месяца до нескольких лет.
МПТ в океане, обусловленный адвективными процессами, определяется произведением температуры на меридиональную составляющую скорости. В этой связи возникает проблема, связанная с адекватным воспроизведением поля течений в океане, полную и реалистичную информацию о котором практически невозможно получить только из данных натурных измерений. Для eS решения в последнее время интенсивно разрабатываются методы математического моделирования.
Среди существующих методов гидродинамического диагноза полей течений наиболее перспективным, с точки зрения синтеза данных наблюдений и математического моделировшшя, является адаптационный подход, предложенный Саркисяном и Дёминым (1986). Метод адаптации позволяет провести фильтрацию мелкомасштабного "шума" полей температуры и солености, обусловленного их пространственно временной несогласованностью, и их гидродинамическое согласование с полем течений.
Целью работы является всестороннее исследование среднегодового МПТ в Северной и Тропической Атлантике, его сезонных вариаций и механизмов формирования на основе адаптационного подхода.
Исследования, выполненные для достижения поставленной цели, включают
- разработку численной модели общей циркуляции океана, являющейся некоторой модификацией модели Климка,. Фридриха (1987) и ориентиро-
ванной на проведение диагностических и адаптационных расчётов;
апробацию предложенной модели на примере адаптации полей температуры, солёности и полученных в результате диагностического расчёта полей течений Северной и Тропической Атлантики и последующий сравнительный анализ результатов с аналогичными расчётами по другим моделям;
проведение адаптационных расчётов сезонной изменчивости гидрофизических характеристик Северной и Тропической Атлантики;
анализ модельных характеристик (тешюмассопереносов по слоям и регионам) и их сравнение с данными натурных измерений и оценками, полученными на основе других моделей;
анализ различных составляющих среднегодового МПТ и его сезонных вариаций.
Научная новизна
Для проведения диагностических, адаптационных и прогностических расчётов разработана и доведена до численной реализации трёхмерная модель крупномасштабной гидротермодинамики океана.
На основе адаптационного подхода воспроизведена сезонная изменчивость общей циркуляции Северной и Тропической Атлантики с высоким пространственным разрешением (1 по горизонтали , 33 уровня по вертикали). По результатам расчётов проведено исследование МПТ с точки зрения механизмов его формирования, вертикального и географического распределения. Проанализирована роль нестационарных процессов (на сезонном масштабе) в формировании среднегодового МПТ.
Достоверность полученных численных результатов подтверждается сравнениями их с данными натурных измерений и расчётами других авторов.
Практическая значимость работы заключается в том, что предложенная численная модель может быть использована для обработки данных натурных измерений как в средних, так и в низких широтах. Результаты приведённых в диссертационной работе расчётов углубляют и уточняют существующие представления о механизмах формирования МПТ, его вертикальном и географическом распределении.
Апробация работы
Основные результаты диссертации докладывались на II Школе "Математические проблемы экологии" (Чита, 1988), конференции "Вклад молодых учёных и специалистов в решение современных проблем океанологии и гидробиологии" (Севастополь, 1989), Всесоюзной
конференции "Актуальные проблемы вычислительной и прикладной математики" (Новосибирск, 1990), 6-й региональной конференции "Комплексное изучение природы Атлантического океана" (Калининград, 1991), Советско-Германском семинаре по численному моделированию динамики океана (Москва, 1991).
Полностью диссертация докладывалась на семинаре лаборатории динамики океана ИВМ РАН, объединенном семинаре МВТ СО РАН и кафедры Вычислительных методов механики сплошной среды НГУ "Численные методы механики сплошной среды", семинаре "Физика атмосферы и океана и охраны окружающей среды" ВЦ СО РАН, заседании учёного совета НЩ ММ РК.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объём диссертации составляет 178 страниц, в том числе 65 страниц с рисунками и 4 с таблицами. Список литературы включает 96 наименований отечественной и зарубежной литературы.