Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время отмечается рост ' интереса к трехмерным моделям крупномасштабной циркуляции океана, связанный ь необходимостью изучения вариаций климата я невозможностью решения ряда важных проблем теория климата (в частности, реакции климатической системы и биохимических характеристик океана ка антропогенные воздействия) с помощью моделей меньшей размерности. Существухгдие трехмерные моделі крупномасптабной циркуляции также мало приспособлены для этой цели. Причин тому несколько.
Во-первых, большинство такта моделей, основанных на использовании полных уравнений гядротермодтшамики, явно описывает вку-гренкие я инврпионные волны и тем самым не допускают задания Зольеого шага по времени. Во-вторых, вертикальный турбулентный эбмэн импульсом, теплом и солью параметризуется в них, как.прави-ио, в рамках К-теории при задании постоянных во времени и в про-зтранстве коэффициентов вертикальной турбулентной диффузии. Это їв позволяет учесть особенности взаимодействия верхнего- к^азиод-юродного и глубинного слоев океана и воспроизвести нкзкочастот-іую (л прежде всего, сезонную) изменчивость океана. Наконец, из-із. большой термической инерции глубинных слоев океана получить 'становившееся репгение с поморю этих моделей либо не удается, ибо это достигается путем искусственной синхронизации верхнего и лубикного слоев океана, искахавдэя решение *"*. временных масштабах порядка Юг лет, то есть на временных масштабах, соизмеримых заблатовременностью прогноза антропогенных изменений климата.
Сказанное свидетельствует об актуальности разработки гидротер-одиначических моделей океана, специально-лредназяачеь шх для ис-ледования вариаций климата, такие модели могут быть использованы ait инструмент исследования океанских биогеохимичоских циклов, редставлякцих собой одну из ключевых задач Международной про-
раМИЫ JGCFS.
Настоящая работа выполнялась в Санкт-Петербургском отделе КОАТЗ л. П.П.Ииршова в рамках общеакадомической темы 14.1.2.1 "Постро-иие и совершенствование моделей обцей циркуляции Мирового океа-а. исследование климата океана методом математического модолнро-
вания".
Цель и задачи работы. Цель работы заключалась в создании экономичной трехмерной квазигеострофической модели циркуляции океана, включащей легальное описание сезонной эволюции верхнего ква-зиодяородаого слоя (ВКС), в разработке асимтотического метода ускорения сходимости решения и в воспроизведении сезонной изменчивости полой скорости и температуры Индийского океана. Последний Сил выбран в качестве объекта исследования потому, ч""> сезонная изменчивость в нем выражена наиболее ярко. Для достижения этой цели были решены следукщш основные задачи:
разработана трехмерная квазкгеострофяческая модель циркуляции океана, фильтрующая внутренние и инерционные волны;
разработана и реализована в качестве блока трехмерной модели схема параметризации ВКС, основанная на интегральном подходе;
воспроизведена сезонная изменчивость полей скорости, толщины ВКС и температуры вода в Индийском океане с учетом и 0зз учета эффектов ВКС;
разработан и реализован асимптотический метод ускорения сходимости решения;
с помощью асимптотического метода воспроизведены квазиустано-вквииося циркуляция и термический режим глубинных слоев' Индийского океана.
На защиту выносятся:
I. экономичная трехмерная климатическая модель крупномасштабной циркуляции океана, описывающая аффекты ВКС на основе интегрального подхода;
Я. результаты расчета сезонной эволюции крупномасштабной циркуляции и термического режима Индийского океана по заданным потокам импульса и поглощенной солнечной радиации на свободной поверхности и температуре воздуха в приводном слое атмосферы;
-
асимптотический метод ускорения сходимости решения удовлет-ворящий закону сохранения тепла в пределах всего периода интегрирования ;
-
результаты расчета циркуляции и'термического режима глубинных слоев Индийского океана с использованием метода ускорения сходимости решения, воспроизводящие эволюцию гидротормодинамичос-ких характеристик деятельного и глубинного слоев океана..
Научная новизна. В работе построена трехмерная модель крупномасштабной циркуляции океана, в которой впервые одновременно реализованы интегральный способ параметризации эффектов деятельного слоя и метод ускорения сходимости решения в глубинных слоях океана. О помощью модели воспроизведена сззонлая изменчивость полей скорости, толщины ВКС и температуры воды в верхних слоях и квазистационарное климатическое состояние гядрогермо динамических характеристик глубинных слоев океана.
Практическая ценность работы. Разработанная модели может быть использована в качестве гидродинамического блока многомерных биогеохимических моделей океана, предназначенных для оценки возможных изменений климата на периодах 10-10*лет. Она может использоваться также для воспроизведения пространственно-временной изменчивости гидрогормодинамического режима как отдельных регионов, так и Мирового океана в целом.
апробация работы. Основные результаты диссертанте! докладывались и обсуждались на Ш Всесоюзном съезде океанологов (Ленинград, 1987 г.), на семинаре Секции геофизической гидродинамики п,,и Ленинградском Доме Ученых им. М. Горького (Ленинград, 1991 г.) и на коллоквиумах и научных сессиях Санкт-Петербургского отдела ИОАН им.П.П.Ширшова. Полностью диссертационная работа обсуждалась на заседании НТО Санкт-Петербургского отдела ИОАН (1992 г.) и на заседании кафедры динамики океана Российского Государственного гидрометеорологического института (1992 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем работы составляет 124 страницы, включающих 27 рисунков и I таблицу..Список литературы содержит 84 наименования.
