Волновой климат стратифицированного морского шельфа: нелинейные динамические процессы и их влияние на прибрежную зону и гидротехнические сооружения

В отчете представлены результаты исследований, выполненных по 3 этапу проекта. Объектом исследований по проекту являются интенсивные морские волны. Основной целью проекта является комплексное исследование нелинейной динамики интенсивных морских волн и волнового климата в стратифицированной морской среде на основе усовершенствованных вычислительных средств, а также разработки критериев их интенсивности и оценки воздействия на дно и сооружения. Исследование включает как применение точных и приближенных аналитических решений, так и численное моделирование в рамках соответствующих моделей, в том числе на высокопроизводительных суперкомпьютерах петафлопного класса. Помимо поверхностных и внутренних волн в данном проекте будут исследованы также изгибно-гравитационные волны в море, покрытом льдом. В проекте используется синергетический подход к изучению динамики морских 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 морских волн, основанное на оригинальных авторских разработках интегрирования полных уравнений гидродинамики и адаптированных программах, находящихся в свободном доступе.