Заседание семинара "Численные методы прямого и обратного моделирования природных процессов" 19.10.2021 в 16-00. "Анализ структуры течений в озере Шира в летний период по результатам математического моделирования и натурных измерений", Володько Ольга Станиславовна

Для определения динамики основных гидрофизических характеристик 
соленого стратифицированного озера Шира (температуры и солености воды,
скорости) в летний период используется математическая модель трехмерного
течения неоднородной жидкости в замкнутом водоеме в приближении
Буссинеска и в предположении о гидростатичности давления.
Для упрощенной модели стационарного ветрового течения однородной
жидкости в трехмерном бассейне прямоугольной формы получены
аналитические решения.
Разработана новая методика построения цифровой модели рельефа дна
с использованием пространственно-разбросанных данных измерений
батиметрии, с помощью которой получено непрерывно-дифференцируемое
поле батиметрии озера Шира.
Выполнена адаптация численной модели, реализованной открытым
кодом Regional Ocean Modeling System (ROMS), включавшая выбор
численного алгоритма для решения уравнения переноса-диффузии с
использованием созданной системы тестов; построение равномерной
разностной сетки; задание в качестве начальных данных реального профиля
температуры и солености; подключение метеорологических данных для
учета ветрового воздействия и потоков тепла. Верификация ROMS
осуществлена на полученных частных аналитических решениях.
Валидация математической модели выполнена путем качественного и
количественного сравнения полученных результатов численных расчетов с
данными натурных измерений в летний период, в частности, по характеру
изменения температуры и спектральных характеристик скорости.
По результатам численных расчетов определены условия
возникновения, вид и периоды внутренних волн в зависимости от силы и
направления ветра.
Проведенная обработка натурных долговременных измерений
температуры и скорости течения в озере с использованием метода главных
компонент (эмпирических ортогональных функций) позволила выделить
время возникновения и период внутренних волн, определить структуру
течения в эпилимнионе (верхнем прогретом слое) и оценить величину
коэффициента вертикального турбулентного обмена.