Объединение моделей верхней и нижней атмосферы Белоушко К.Е. Мурманский государственный технический университет Мурманск2012

Единая модель атмосферы как инструмент исследования Глобальная электрическая цепьГлобальная электрическая цепь Метеоконтроль ионосферыМетеоконтроль ионосферы Атмосферные приливыАтмосферные приливы Акустико-гравитационные волныАкустико-гравитационные волны Стратосферная аномалияСтратосферная аномалия Процессы в верхней атмосфереПроцессы в верхней атмосфере Глобальная электрическая цепьГлобальная электрическая цепь Метеоконтроль ионосферыМетеоконтроль ионосферы Атмосферные приливыАтмосферные приливы Акустико-гравитационные волныАкустико-гравитационные волны Стратосферная аномалияСтратосферная аномалия Единая модель атмосферы как инструмент исследования Глобальная электрическая цепьГлобальная электрическая цепь Метеоконтроль ионосферыМетеоконтроль ионосферы Атмосферные приливыАтмосферные приливы Акустико-гравитационные волныАкустико-гравитационные волны Стратосферная аномалияСтратосферная аномалия Мезосферная динамикаМезосферная динамика

Существующие разработки: WACCM-X (NCAR, США)WACCM-X (NCAR, США) WAM (NCEP, США)WAM (NCEP, США) SWMF (CSEM, США)SWMF (CSEM, США) CMAM (Канада)CMAM (Канада) HAMMONIA (Германия)HAMMONIA (Германия) Kyushu GCM (Япония)Kyushu GCM (Япония)

Upper Atmosphere Model (UAM) Численно интегрируется система квази- гидродинамических уравнений, описывающих законы сохранения частиц, импульса и энергии (уравнения непрерывности, движения и теплового баланса).Численно интегрируется система квази- гидродинамических уравнений, описывающих законы сохранения частиц, импульса и энергии (уравнения непрерывности, движения и теплового баланса). В совокупности с ними в модели решается уравнение для потенциала электрического поля магнитосферного и термосферного динамо- происхождения.В совокупности с ними в модели решается уравнение для потенциала электрического поля магнитосферного и термосферного динамо- происхождения. В зависимости от характера описываемых процессов используются геомагнитные сферическая и дипольная системы координат.В зависимости от характера описываемых процессов используются геомагнитные сферическая и дипольная системы координат.

Модель общей циркуляции атмосферы ИВМ РАН основана на решении системы полных нелинейных уравнений гидротермодинамики атмосферы в криволинейной сигма-системе координатоснована на решении системы полных нелинейных уравнений гидротермодинамики атмосферы в криволинейной сигма-системе координат

Граничные условия UAM нижняя граница: -по модели MSIS верхняя граница: 1.диффузионное равновесие 2. независимость от высоты скорости ветра и температуры (нулевые производные) ИВМ - по моделям почвы и океана 1. нулевые производные

итерационный обмен граничными условиями, на перекрываемом интервале высот (60-80 км).итерационный обмен граничными условиями, на перекрываемом интервале высот (60-80 км). Алгоритм объединения UAM ИВМ 60 км 80 км сетки решения из модели 1 используются в качестве нижних граничных условий для модели 2, а полученные после этого решения модели 2 используются в качестве верхних граничных условий для модели 1

Вспомогательные задачи унификации объединяемых моделей на перекрывающемся интервале высот в части пространственных сеток, временных шагов интегрирования и рассчитываемых в узлах сеток параметров.унификации объединяемых моделей на перекрывающемся интервале высот в части пространственных сеток, временных шагов интегрирования и рассчитываемых в узлах сеток параметров. Для этих целей разрабатывается программная процедура «переходник», в задачи которой входит интерполяция параметров моделей из вертикальной сигма-координаты в метрическую и из географической в геомагнитную систему координат и соответственно обратно, вычисление таких параметров как давление и концентрации малых газовых компонент.

Нижние граничные условия распределение температуры нейтрального газа на высоте 60 км ( ) Модель INMМодель MSIS

Результаты модельных расчётов распределение температуры нейтрального газа, 65 км UAM c условиями по INM

Результаты модельных расчётов распределение температуры нейтрального газа, 80 км UAM c условиями по INM UAM c условиями по MSIS INM MSIS

Благодарности: А.А. Намгаладзе (Мурманск, МГТУ) Е.М. Володин (Москва, ИВМ РАН) О.В. Мартыненко (Мурманск - Торонто)