КОМПЛЕКС ПРЕЦИЗИОННЫХ МОДЕЛЕЙ И ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ И ОПАСНЫХ ЯВЛЕНИЙ В ПРИБРЕЖНЫХ СИСТЕМАХ НА СУПЕРКОМПЬЮТЕРАХ

Цель: разработка и параметризация математических моделей, описывающих гидрофизические процессы в мелководных водоемах с зонами смешения морских и речных вод, построение и исследование их дискретных аналогов, разработка эффективных параллельных численных методов реализации дискретных моделей на суперкомпьютерах. Разработаны комплекс прецизионных моделей, вычислительные параллельные алгоритмы и реализующий его комплексом программ, которые могут быть использованы для исследования гидрофизических и гидробиологических процессов в прибрежных водных системах на суперкомпьютерах. На примере Азовского моря построены и исследованы непрерывные модели, описывающие движение водной среды, транспорта растворенного и взвешенного вещества, применительно к акватории реального мелководного водоема, включающие уравнения движения водной среды по трем координатным направлениям, с учетом адвективного и микротурбулентного переноса, сложной геометрии дна и береговой линии, силы Кориолиса, гравитационного осаждения и др. Построены: непрерывные модели гидробиологии при ряде упрощающих предположений относительно механизмов межвидовой конкуренции, таксиса и вылова; дискретные аналоги указанных моделей. Разработаны эффективные параллельные численные методы реализации дискретных моделей на вычислительных системах с числом вычислителей до нескольких тысяч. Выполнено численное решение модельных задач, возникающих при прогнозе неблагоприятных и опасных явлений применительно к экосистеме Азовского моря – распространение нефтяных загрязнений, эвтрофикация, штормовые нагоны и пр. на основе построенных комплексов моделей, параллельных алгоритмов и программ на параллельных системах, содержащих до нескольких тысяч ядер.