Вихреразрешающая 1/10° модель Мирового океана

Р. А. Ибраев1,2, В. В. Калмыков2,3, К. В. Ушаков2, Р. Н. Хабеев2,3

1 Институт вычислительной математики, Российская академия наук, г. Москва

2 Институт океанологии им. П. П. Ширшова, Российская академия наук, г. Москва

3 Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, г. Москва

Аннотация

В работе рассматриваются первые результаты по воспроизведению внутригодовой изменчивости циркуляции вод Мирового океана с применением вихреразрешающей модели. Для этого разработана модель Мирового океана с разрешением 1/10° по горизонтали и 49 уровнями по вертикали. Модель основана на традиционной системе 3-мерных уравнений крупномасштабной динамики океана и граничных условий с явным учетом потоков воды на свободной поверхности океана. В работе рассматриваются постановка задачи и анализируются результаты моделирования внутригодовой изменчивости термогидродинамических процессов Мирового океана. В численном эксперименте эволюция во времени атмосферного воздействия определяется нормальным годовым циклом.

Ключевые слова

Мировой океан, вихреразрешающая модель, циркуляция вод, уровень океана, течения, изменчивость океана, Гольфстрим, Куросио

Для цитирования

Ибраев Р. А., Калмыков В. В., Ушаков К. В., Хабеев Р. Н. Вихреразрешающая 1/10° модель Мирового океана // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2011. № 25, т. 2. С. 30–44. EDN WBCLQH.

Ibraev, R.A., Kalmykov, V.V., Ushakov, K.V. and Khabeev, R.N., 2011. Eddy-Resolving 1/10° Model of the World Ocean. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones and Comprehensive Use of Shelf Resources, 25(2), pp. 11–29 (in Russian).

Список литературы

  1. Саркисян А. С. О динамике возникновения ветровых течений в бароклинном океане // Океанология. – 1962. – том 2, № 3. – С. 393-409.
  2. Bryan K. A numerical method for the study of the circulation of the World ocean // J. Comp. Physics. – 1969. – vol. 4, № 3. – P. 347-376.
  3. Sarkisyan A.S., Sündermann J.E. Modelling Ocean Climate Variability. – Berlin: Springer. – 2009. – 374 p.
  4. Sarkisyan A.S., Ibrayev R.A., Iakovlev N.G. High resolution and four-dimensional analysis as a prospect for ocean modeling // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. – 2010. – vol. 25, № 5. – Р. 477-496.
  5. Maltrud M.E., McClean J.L. An eddy resolving global 1/10° ocean simulation // Ocean Modelling. – 2005. – vol. 8. – P. 31-54.
  6. Malone R.C., Smith R.D., Maltrud M.E., Hecht M.W. Eddy-Resolving Ocean Modeling // Los Alamos Science. – 2003. – № 28. – P. 223-231.
  7. Masumoto Y., Sasaki H., Kagimoto T., Komori N., Ishida A., Sasai Y., Miyama T., Motoi T., Mitsudera H., Takahashi K., Sakuma H., Yamagata T. A Fifty-Year Eddy-Resolving Simulation of the World Ocean – Preliminary Outcomes of OFES (OGCM for the Earth Simulator) // Journal of Earth Simulator. – 2004. – vol. 1. – P. 35-56.
  8. Dombrowsky E., Laurent B., Brassington G.B., Chassignet E.P., Fraser D., Hurlburt H.E., Masafumi K., Tong L., Martin M.J., Shan M., Marina T. GODAE Systems in Operation // Oceanography. – 2009. – vol. 22, № 3. – P. 81-95.
  9. Залесный В. Б. Численное моделирование термохалинной циркуляции Мирового океана // Метеорология и гидрология. – 1998, № 2. – 54-64.
  10. Володин Е. М., Дианский Н. А. Моделирование изменений климата в XX–XXII столетиях с помощью совместной модели общей циркуляции атмосферы и океана // Изв. РАН, серия: Физика атмосферы и океана. – 2006. – том 42, № 3. – С. 291-306.
  11. Ibrayev R.A. Model of enclosed and semi-enclosed sea hydrodynamics // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. – 2001. – vol. 16, № 4. – P. 291-304.
  12. Ибраев Р. А. Математическое моделирование термогидродинамических процессов в Каспийском море. – М.: ГЕОС, 2008. – 130 c.
  13. Demin Y.L., Ibrayev R.A. A numerical method of calculation of currents and sea surface topography in multiply connected domains of the oceans // Sov. J. Numer. Anal. Math. Modelling. – 1989. – vol. 4, № 3. – P. 211-225.
  14. Killworth P.D., Stainforth D., Webb D.J., Paterson S. The development of a free surface Bryan-Cox-Semtner model // J. Phys. Oceanogr. – 1991. – vol. 21, issue 9 (September). – P. 1333-1348.
  15. Launiainen J., Vihma T. Derivation of turbulent surface fluxes – an iterative flux-profile method allowing arbitrary observing heights // Environmental Software. – 1990. – vol. 5, № 3. – P. 113-124.
  16. Schrum C., Backhaus J. Sensitivity of atmosphere-ocean heat exchange and heat content in North Sea and Baltic Sea // Tellus – Series A: Dynamic Meteorology and Oceanography. – 1999. – vol. 51A, Issue 4. – P. 526-549.
  17. Murray R.J. Explicit Generation of Orthogonal Grids for Ocean Models // J. Comp. Physics. – 1996. – vol. 126, issue 2. – P. 251-273.
  18. ETOPO5, Data Announcement 88-MGG-02, Digital relief of the Surface of the Earth. NOAA, National Geophysical Data Center, Boulder, Colorado, 1988.
  19. Large W.G., Yeager S.G. The global climatology of an interannually varying air-sea flux data set // Climate Dynamics. – 2009. – vol. 33, № 2-3. – P. 341-364.
  20. Griffies S.M., Biastoch A., Böning C., Bryan F., Danabasoglu G., Chassignet E.P., England M.H., Gerdes R., Haak H., Hallberg R.W., Hazeleger W., Jungclaus J., Large W.G., Madec G., Pirani A., Samuels B.L., Scheinert M., Gupta A.S., Severijns C.A., Simmons H.L., Treguier A.-M., Winton M., Yeager S., Yin J. Coordinated ocean-ice reference experiments (COREs) // Ocean Modelling. – 2009. – vol. 26, № 1-2. – P. 1-46.
  21. Large W.G., Yeager S.G. Diurnal to decadal global forcing for ocean and sea-ice models: the datasets and flux climatologies. NCAR Technical Note: NCAR/TN-460+STR, CGD Division of the National Centre for Atmospheric Research. – Boulder, Colorado. – 2004. – 105 p.
  22. WOA2001, World Ocean Atlas 2001. Сайт «NOAA. National Oceanographic Data Center». [Электронный ресурс]. http://www.nodc.noaa.gov/OC5/WOA01/pr_woa01.html (Последнее обращение 15.10.2011).
  23. Munk W.H., Anderson E.R. Notes on the theory of the thermocline // J. Mar. Res. – 1948. – vol. 7, № 3. – P. 276-295.
  24. McDougall T.J., Jackett D.R., Wright D.G., Feistel R. Accurate and computationally efficient algorithms for potential temperature and density of seawater // J. Atmos. Oceanic Technol. – 2003. – vol. 20. – 730-741.
  25. Feistel R., Hagen E. On the GIBBS thermodynamic potential of seawater // Progress in Oceanography. – 1995. – vol. 36. – P. 249-327.
  26. Fofonoff N. P., Millard R.C. Algorithms for computation of fundamental properties of seawater. UNESCO Technical Papers in Marine Science. – UNESCO, 1983. – vol. 44. – 53 p.
  27. Суперкомпьютер МВС-100К. Сайт «Межведомственного Суперкомпьтерного Центра Российской академии наук». [Электронный ресурс]. http://www.jscc.ru/hard/mvs100k.shtml (Последнее обращение 10_10_2011).
  28. Fu L.-L., Smith R.D. Global Ocean Circulation from Satellite Altimetry and High-Resolution Computer Simulations // Bull. Amer. Meteor. Soc. – 1996. – vol. 77. – P. 2625-2636.
  29. Smith R.D., Maltrud M.E., Bryan F.O., Hecht M.W. Numerical Simulation of the North Atlantic Ocean at 1/10° // J. Phys. Oceanogr. – 2000. – vol. 30. – P. 1532-1561.
  30. Trenberth K.E., Caron J.M. Estimates of Meridional Atmosphere and Ocean Heat Transports // J. of Climate. – 2001. – vol. 14. – P. 3433-3443.
  31. Mitchell J.L., Teague W.J., Jacobs G.A., Hurlburt H. E. Kuroshio Extension dynamics from satellite altimetry and a model simulation // J. Geophys. Res. – 1996. – vol. 101, № С1. – P. 1045-1058.

Файлы

 Полный текст (русский)

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.