Взаимодействия нестационарных нелинейных акустико-гравитационных и крупномасштабныхволн в средней атмосфере: прямое численное моделирование

В проекте решается фундаментальная проблема динамического взаимодействия средней и верхней атмосферы с нижележащими слоями через распространение мезомасштабных волн и их динамические и тепловые воздействия. В ходе проекта выполнено усовершенствование и применение уникальной трехмерной устойчивой схемы прямого численного моделирования распространения и разрушения нелинейных акустико-гравитационных волн (АГВ) в атмосфере на высотах от земной поверхности до термосферы, которая была ранее разработана участниками проекта. Принципиальным преимуществом предлагаемой численной схемы перед зарубежными аналогами является повышенная вычислительная устойчивость в областях разрушения нелинейных волн. Это позволяет корректно моделировать процессы разрушения волн и генерации турбулентности, которые играют ключевую роль в задачах влияния атмосферных волн на общую циркуляцию, тепловой режим и состав средней и верхней атмосферы. В соответствии с заявкой, планировалось, что в ходе проекта трехмерная численная модель нелинейных АГВ будет усовершенствована путем включения сил Кориолиса. Учет сил Кориолиса позволит моделирование эффектов геосторофического приспособления, которое предполагается важным постоянно действующим источником АГВ в атмосфере. Предлагаемая численная модель способна проверить имеющиеся гипотезы и получить новые количественные данные о вкладе спектров атмосферных волн в динамику атмосферы. Планировался также анализ экспериментальных данных с целью подготовки реалистичных профилей фоновых ветра и температуры для численного моделирования. Результаты, полученные в соответствии с планом работ по проекту можно разделить на три основные группы: А. Усовершенствование компьютерных программ для численного моделирования нелинейных АГВ и для анализа атмосферных АГВ по данным наблюдений; Б. Анализ данных спутниковых и наземных наблюдений для определения волновых характеристик; В. Численное моделирование нелинейных нестационарных АГВ в атмосфере. В настоящее время разработанная участниками проекта 3-мерная численная модель разрушающихся нелинейных волн и турбулентности, работающая в широкой области высот (0-500 км), практически не имеет зарубежных аналогов. Полученные результаты показывают, что численная модель позволяет получать информацию о механизмах нелинейных волновых взаимодействий, которая недостижима для экспериментальных и аналитических методов исследования. По результатам проекта опубликовано 17 научных работ (5 статей в журналах, цитируемых в Web of Science, Scopus и РИНЦ и 12 докладов на международных коференциях).