Разработка и усовершенствование моделей, методов и технологий прогнозирования гидрометеорологических характеристик акваторий Мирового океана, морей и морских устьев рек России

Объектом исследования является прогнозирование гидрометеорологических характеристик акваторий западных морей Российской Арктики. Предметом исследования являются методы и технологии прогнозирования гидрометеорологических характеристик акваторий западных морей Российской Арктики. Целью работ, выполняемых в рамках научно-исследовательской работы, является развитие технологии оперативного моделирования термогидродинамических и ледовых характеристик западных морей Российской Арктики (Баренцева, Карского, Белого и Печорского морей) с использованием σ-модели морской циркуляции INMOM c пространственным разрешением 2,5 – 2,7 км и усвоением данных наблюдений. Развитие направлено на адаптацию разрабатываемой технологии к расчетам на суперкомпьютере XC40-LC в ГВЦ Росгидромета с использованием данных метеорологического прогноза COSMO-Ru. В настоящее время система развернута в тестовом квазиоперативном режиме на кластере ГМЦ. Реализация технологии осуществляется таким образом, что по результатам выполнения НИТР за период 2020 – 2024 гг. будет создана специализированная база данных результатов прогнозов, которая будет автоматически пополняться ежедневно. При этом сама технологии прогнозирования термогидродинамических характеристик западно-арктических морей России будет развернута на кластере ГМЦ. Модель INMOM в версии Западно-Арктических морей России является основой, реализованной в Государственном океанографическом институте им. Н. Н. Зубова (ФГБУ «ГОИН») системы морских ретроспективных расчетов и прогнозов (СМРП) гидрометеорологических и ледовых характеристик [… Дианский и др., 2020]. Система в ее изначальной версии функционирует в оперативном режиме на кластере ФГБУ «ГОИН». СМРП позволяет проводить расчеты гидрометеорологических характеристик и морского льда как в оперативном режиме для прогноза, так и в ретроспективном режиме для определения режимных характеристик и экстремальных значений, необходимых при проектировании гидротехнических сооружений. Отличительными особенностями СМРП являются комплексность и однородность выпускаемой гидрометеорологической продукции, высокое разрешение которой даёт возможность её практического использования, в том числе и в прибрежной зоне морей. Разрабатываемая система позволяет прогнозировать наиболее важные гидрометеорологические характеристики (скорость течений, уровень моря, температуру, соленость и ледовые характеристики), которые согласованы между собой, так как их расчет осуществляется в рамках единого комплекса. Результаты исследований: За 2022 год в рамках выполнения исследований было выполнено:  реализация алгоритма совместного усвоения данных по температуре поверхности моря и сплоченности ледового поля методом EnKF для модели INMOM в конфигурации для Западно-Арктических морей России с использованием программного комплекса DART;  реализация необходимых процедур и модулей интеграции системы DART и модели INMOM – процедур по конвертации входной гидрометеорологической информации, ее адаптации и загрузки в алгоритм усвоения, а также процедур по конвертации выходной после усвоения информации для использования в прогностических расчетах;  анализ и подготовка доступных для усвоения спутниковых данных наблюдений по температуре поверхности моря и сплоченности ледового поля;  тестовые расчеты в квазипрогностическом режиме с усвоением данных наблюдений.  Подана заявка на регистрацию ПЭВМ «Программа для прогноза гидротермодинамических и ледовых характеристик Западно-Арктических морей России с усвоением данных спутниковых наблюдений», номер заявки №2022682010 В рамках выполнения темы опубликовано 5 работ, сделано 5 докладов в том числе и на международных конференциях. Новизна работы состоит в комплексном подходе к решению задачи оперативного моделирования термогидродинамических и ледовых характеристик западных морей Российской Арктики (Баренцева, Карского, Белого и Печорского) с использованием модели морской циркуляции INMOM, реализованной с высоким пространственным разрешением, в которой, в качестве данных атмосферного воздействия будут использованы результаты прогнозов по модели COSMO-Ru с пространственным разрешением 6.6 км, а на границе модельной области будут использоваться прогностические поля, получаемые из глобальных моделей. В модели реализовано усвоение спутниковых данных о температуре поверхности моря и сплоченности морского льда методом EnKF. Степень внедрения. На текущий момент модель INMOM для Западно-Арктических морей России функционирует в составе системы морских ретроспективных расчетов и прогнозов (СМРП) в ФГБУ «ГОИН». Область применения. Результаты, получаемые в рамках разрабатываемой технологии, могут быть использованы при планировании хозяйственной деятельности на морских акваториях, выполнении транспортных операций, для предупреждений о возникновении неблагоприятных явлений с указанием района их развития и продолжительности, для спасательно-поисковых работ, для прогнозов распространения загрязняющих веществ (в том числе нефти) при возникновении чрезвычайных ситуаций. Разработанная методология и полученные с ее использованием результаты могут быть использованы для определения режимных гидрометеорологических и ледовых характеристик. Экономическая эффективность и значимость проведенной работы. В связи с хозяйственным освоением Арктического шельфа, в условиях более активного использования Северного морского пути (СМП) требуется развитие соответствующего гидрометеорологического обеспечения в акваториях. Полученные с помощью системы СМРП характеристики могут быть использованы для обеспечения и планирования морской деятельности, для расчета нагрузок на сооружения и для расчета экстремальных гидрометеорологических параметров, необходимых при проектировании гидротехнических сооружений. Данная комплексная работа будет востребована как российскими, так и зарубежными организациями, связанными с практическим освоением СМП на акваториях Белого, Баренцева и Карского морей, со строительством сооружений нефтегазовой промышленности в шельфовой зоне.