Моделирование разномасштабных динамических процессов в океане

Создана оперативная система автоматического вычисления лагранжевых карт в заданном бассейне за заданный промежуток времени с вводом спутниковых и др. гидрологических данных в режиме реального времени и ретроспективно. Результаты использованы для обнаружения всех проведенных съемок и буев Арго, захваченных Алеутскими вихрями, автоматического нанесения их позиций на лагранжевы карты и выявления сезонной модификации вертикальной термохалинной структуры вихрей. Изучены процессы вертикального турбулентного обмена тепла, соли и растворенного кислорода и влияние на них мезомасштабной динамики на континентальном склоне в северо-западной части Японского моря в период весна-осень 2015 г. Установлено, что регулярное распространение мезомасштабных вихрей через станцию «АКВАЛОГ» в юго-западном направлении отразилось в значительной интенсификации турбулентных потоков тепла, соли и растворенного кислорода в водную толщу. Аналитическими и численными методами исследована эволюция волновых боров в неглубоких водоёмах. Результаты методики апробированы на данных спутникового дистанционного зондирования моря Банда. Предложен подход к моделированию в системах с конвекцией кольцевых структур, таких как байкальские ринги на основе систем уравнений типа Гинзбурга-Ландау. Проведено моделирование переноса пассивной примеси в случайном поле скоростей с конечным временным радиусом корреляции и оценена возможность кластеризации примеси. Проанализированы N-симметричные решения уравнений динамики двухслойных геострофических вихрей с нулевой суммарной интенсивностью. Проведен сравнительный анализ ряда методов стохастического моделирования мезомасштабной динамики океана на основе большого массива исторических данных, полученных с помощью вихре-разрешающего моделирования струйного меандрирующего потока. Обнаружено, что максимальная точность достигается при использовании комбинированных подходов, когда простые регрессии схватывают глобальный тренд (при его наличии), а сложные нелинейные взаимодействия моделируются членами с наличием памяти. Разработана комплексная численная модель для описания медленного течения в области, состоящей из относительно толстого вязкого двухфазного слоя и тонкого поверхностного многослойного пласта переменной мощности. Проведено асимптотическое исследование эволюции течения на больших временах. Аналитически описана структура ближнего поля функции Грина полупространства. Получены явные зависимости от дальности, расстояния до границы и физических параметров контактирующих сред, что позволяет определить силу радиационного давления на объекты, расположенные вблизи межфазной границы. Построена теория возмущений решения задачи Штурма-Лиувилля для модовых функций и волновых чисел, вызванных вариациями глубины моря. Разработан программный код в системе Matlab для вычисления производных модовых функций и волновых чисел по глубине. Предложен новый метод расчета амплитудно-фазовых распределений излучающих вертикальных антенн. Предложена схема измерения пропагатора акустического поля на основе данного метода. Продолжены исследования по разработке новых методов расчета акустических полей в мелком море с неоднородностями рельефа дна и поля скорости звука. До практических приложений доведен метод псевдодифференциальных модовых параболических уравнений. Также предложен новый метод расчета звуковых полей в мелком море, представляющий собой матричный аналог метода инвариантного погружения. Данный метод может быть использован для решения системы уравнений на модовые амплитуды. Исследована когерентная динамика холодных атомов в трехмерной оптической решетке, созданной встречными лазерными пучками. Предложены экспериментальные схемы, позволяющие различать обычные и хаотические режимы движения атома и наблюдать хаоса с реальным холодными атомами в трехмерной оптической решетке.