Научно-технический отчет о выполнении научно-исследовательской работы в рамках проектной части государственного задания в сфере научной деятельности. Этап III. Интенсивные внутренние волны в океане с учетом реальных полей плотности и течений: теория, анализ натурных данных, лабораторное и численное моделирование

В отчете представлены результаты исследований, выполненных по 3 этапу проекта № 5.1246.2017/ПЧ «Интенсивные внутренние волны в океане с учетом реальных полей плотности и течений: теория, анализ натурных данных, лабораторное и численное моделирование» в рамках проектной части государственного задания в сфере научной деятельности.Объектом исследований по проекту являются нелинейные внутренние волны.Основными целями проекта являются изучение условий возникновения экстремальных внутренних волн в реальном пространственно-неоднородном океане с учётом течений и эффектов вращения, расчёт структуры и параметров интенсивных внутренних волн при их трансформации на основе современных аналитических и численных методов и их сравнение с данными натурных измерений, а также изучение особенностей взаимодействия внутренних волн с течениями, приводящих к возникновению экстремальных волн. В проекте используется синергетический подход к изучению динамики внутренних волн, включающий в себя развитие теоретических моделей, опирающихся на натурные данные, численных методов и лабораторного моделирования. При проведении теоретических исследований использованы как традиционные методы решения задач математической физики (преобразования Фурье и Лапласа, разложение по собственным функциям линейных операторов), так и современные методы решения нелинейных задач теории волн (метод обратной задачи рассеяния, преобразования Хироты и Дарбу–Матвеева). В ходе выполнения работ выполнено усовершенствование численных методов моделирования на суперкомпьютерах петафлопного класса всех стадий трансформации внутренних волн, основанное на оригинальных авторских разработках интегрирования полных уравнений гидродинамики и адаптированных программах, находящихся в свободном доступе. В результате выполнения работ получены оценки количества уединённых волн огибающих и их основных параметров при трансформации пакета волн на донном уступе. Разработаны сценарии трансформации внутреннего солитона различной полярности над неровным дном и проведено их лабораторное моделирование. Исследованы особенности поверхностных проявлений внутренних солитонов различной полярности. Получены аналитическое выражение условий синхронизма в асимптотической модели и классификация типов соударения бризеров. Оценено воздействие солитона внутренних волн на донные отложения.