Анонс
    О семинаре
    Организаторы
    Место
    Тематика
    Контакты
     Архив
    Подписка
    Список участников
Powered by AGORA
Научно-образовательный семинар
Суперкомпьютерное моделирование климатической системы
    Архив

13 декабря 2017 г., 17:30,

14-е заседание семинара:

В.А.Семенов (1,2)

1 - Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН
2 - Институт географии РАН

НЕЛИНЕЙНЫЙ РОСТ И СТАБИЛИЗАЦИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ОСАДКОВ ПРИ ПОВЫШЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ЧЕРНОГО МОРЯ: РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СОБЫТИЯ В КРЫМСКЕ 2012 г.

Проведены расчеты с региональной моделью атмосферы высокого пространственного разрешения WRF по моделированию экстремальных осадков в районе г. Крымска 6-7 июля 2012 г. Обнаружено, что важную роль в формировании экстремальных значений осадков сыграло повышение температуры поверхности Черного моря (ТПЧМ) за последние 30 лет. В условиях более холодного моря, соответствующих периоду 1980-х и 1990-х гг. циклон, прошедший над Крымском 6-7 июля, согласно модельным расчетам, сопровождался бы в несколько раз меньшими осадками. Показано, что зависимость величины осадков от ТПЧМ нелинейна и резкое увеличение осадков происходит при превышении порогового значения, которое было достигнуто климатическим трендом ТПЧМ в начале 21 века. Скачкообразное увеличение осадков связано с переходом к режиму глубокой конвекции. Еще более теплая, чем в современных условиях, ТПЧМ (согласно сценариями будущих климатических изменений в ближайшие 50 лет) не приводит к дальнейшему росту осадков из-за усиления нисходящих потоков и уменьшения температуры и относительной влажности в приземном слое, что стабилизирует интенсивность конвективных процессов. Показано, что такая особенность отклика воспроизводится только в модели, разрешающей конвекцию, в то время как при использовании параметризаций для описания конвекции отклик осадков на повышение ТПЧМ имеет линейный характер.

22 ноября 2017 г., 17:30,

13-е заседание семинара:

В.Крупчатников(1), Г.Платов(2), Ю.Мартынова(1), И. Боровко(2)

1 – СибНИГМИ, Росгидромет, Новосибирск
2 – ИВМиМГ, СО РАН, Новосибирск

О НЕКОТОРЫХ ОСОБЕННОСТЯХ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИКИ КЛИМАТА С ВЫСОКИМ РАЗРЕШЕНИЕМ

Данное сообщение представляет обзор некоторых особенностей моделирования динамики климата при переходе от обычных моделей общей циркуляции к облако-разрешающим (атмосфера) и
субмезомасштабным (океан) моделям. Несмотря на имеющиеся расхождения между результатами современных климатических моделей, все они основаны на физических принципах, осуществляя либо прямое моделирование процессов, либо параметризуя их. Результаты численных экспериментов
проверяются большим международным коллективом исследователей (например, в рамках программ IPCC), что снижает неопределенность. Как правило, модели выполняют воспроизведение текущего и прошлого климата, результаты которого согласуются с наблюдениями. Климатические модели также дают достаточно точную оценку изменения климата ХХ века, в том числе и потепление, обусловленное частично ростом концентрации CO 2 в атмосфере. Это дает уверенность в
использовании этих моделей для прогнозирования будущего изменения климата.

Следует, однако, отметить, что пространственные масштабы физических процессов, важных для климата, охватывают почти 10 декад – от глобального (10^7 м) до вязкого (10^{-2} м). Уравнения физики климатической системы способны воспроизводить многомасштабные (и многофазные)
явления. Но даже самые современные климатические модели разрешают менее 4 декад. Численное представление физических процессов приводит к существенному количеству неопределенностей. Параметризации, которые до сих пор использовались для представления процессов, были
разработаны в рамках грубой сетки модели. В настоящее время с увеличением вычислительных мощностей появилась возможность моделирования погоды и климата со значительно более высоким
разрешением, но гипотезы, используемые в классических методах, нарушаются. Ключевой проблемой при этом является большое разделение между горизонтальными масштабами, которые содержат основную часть кинетической энергии и доминируют в горизонтальном переносе тепла, импульса и влаги, и гораздо меньшими конвективными вихрями, которые обеспечивают большую часть вертикального переноса, особенно в тропиках.

Перенос и перемешивание в атмосферных потоках связаны со сложным взаимодействием между возникающими нелинейными волновыми движениями и вихрями. Ключевой проблемой
параметризации является воспроизведение внутренних гравитационных волн (связанных с плавучестью и распространяющихся внутри океанов и атмосферы) и многомасштабных конвективных систем, которые возбуждают эти волны. Неточности в описании облачных процессов, действующих
на определенных масштабах, за счет каскада влияют на процессы других масштабов. Огромное количество частиц и капель в облаках создает другие проблемы моделирования. Кроме того, существуют многочисленные типы облачков и осадочных частиц, переносимых облаками. Это
означает, что в настоящее время невозможно полностью моделировать их постоянно меняющуюся структуру. В моделях с низким разрешением параметризуются коллективные эффекты облачных ансамблей: путем усреднения характеристик облаков в ячейках сетки пытаются наиболее реалистичными способами приближенно моделировать текущие и будущие условия. Параметризации для моделей с высоким разрешением предполагают описание процессов, происходящих внутри
отдельных облаков. В докладе обсуждаются также аналогичные проблемы моделирования динамики океана.

18 октября 2017 г., 17:30,

12-е заседание семинара:

Е.А.Мареев

(Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород)

АТМОСФЕРНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И ИХ УЧЕТ В МОДЕЛЯХ КЛИМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЗЕМЛИ

В последнее время существенно возрос интерес к атмосферным электрическим явлениям. Накоплено множество новых экспериментальных данных о грозовом электричестве, молнии, глобальной электрической цепи. Открыты и интенсивно изучаются новые геофизические явления, имеющие электродинамическую природу – разряды в средней и верхней атмосфере (спрайты, джеты, эльфы), всплески энергичных частиц и квантов, формирующиеся в поле грозового облака, и другие. В связи с этим остро стоит проблема учета атмосферных электрических явлений в современных климатических моделях, т.е. адекватного воспроизведения характеристик грозовой активности и глобальной электрической цепи в таких моделях, и прогноза их вариаций в условиях изменяющегося климата.
Первые параметризации средней частоты молниевых вспышек, предназначенные для использования в климатических моделях, были предложены более 25 лет назад. К настоящему времени развиты параметризации, учитывающие высоту облаков, скорости конвективного потока, отличиях в спектрах CCN ядер над океаном и над сушей и другие. Как показывают расчеты, проведенные с целью сравнения разных параметризаций, ни одну из них пока нельзя считать совершенной. Достаточно сказать, что до сих пор не удается адекватно воспроизвести резкое отличие количества молниевых вспышек над континентами и океаном. В докладе рассмотрены последние достижения в этом направлении, связанные с учетом влияния аэрозолей, вертикального сдвига горизонтальной скорости ветра и попытками объяснить пространственно-временное распределение грозовой активности на масштабе ENSO.
Одним из основных объектов исследований атмосферного электричества является глобальная электрическая цепь (ГЭЦ), связывающая воедино области грозы и хорошей погоды и непосредственно отражающая как состояние климатической системы Земли, так и влияние факторов космического окружения. Важнейшей интегральной характеристикой ГЭЦ является ионосферный потенциал. В последнее время были предложены и включены в климатическую модель INMCM4 параметризации ионосферного потенциала, которые требуют дальнейшего совершенствования. Наиболее принципиальной из нерешенных проблем здесь остается установление относительной роли основных генераторов и проблема поддержания баланса тока и заряда ГЭЦ.
Большой интерес в настоящее время вызывают проблемы возможного влияния электрических явлений на состав и динамику атмосферы, на инициацию и развитие лесных пожаров. Обсуждаются задачи о параметризации грозовых разрядов как источника оксидов азота в атмосфере, приводящих к возмущениям состава атмосферы (в том числе озона и гидроксильного радикала) и радиационного баланса. Необходимо дальнейшее развитие физических параметризаций, которые дадут возможность учесть обратные связи между электрическими явлениями, изменениями состава и радиационным балансом атмосферы.

20 сентября 2017 г., 17:30,

11-е заседание семинара:

А.С.Грицун

(Институт вычислительной математики РАН)

ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ПРЕДСКАЗУЕМОСТИ КЛИМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И ИХ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

В докладе рассматриваются несколько методов оценки потенциальной предсказуемости климатической системы по начальным условиям и правой части, основанных на использовании данных наблюдений (моделирования), и не требующих проведения ансамблевых расчетов.

Метод аналогий. Метод заключается в построении «возмущенного» ансамбля состояний системы из равновесного следующим способом (Branstator et.al, 2012). Рассмотрим траекторию системы за достаточно длительный период {X(K), K=1…N}. Для каждого X(K) подберем такое состояние X(M), что евклидово расстояние между X(K) и X(М) минимально. При этом близкие по времени состояния не рассматриваются. Полученный таким образом «неравновесный» ансамбль будет содержать «аналоги» (в смысле минимальности евклидового расстояния) соответствующих точек ансамбля состояний исходной траектории. Для оценки времени предсказуемости вычисляется среднеквадратичное (по ансамблю) расстояние (MSD) между траекториями, выпущенными из соответствующих пар точек в зависимости от времени. Если время эволюции ансамбля J достаточно велико, то близкие в начальный момент точки ансамблей удаляются, в среднем, на «среднеклиматическое» расстояние. При этом, информация о начальном состоянии теряется, и такое время J может служить оценкой длины интервала предсказуемости. Данная методика была применена для оценки предсказуемости циркуляции океана в моделях INMCM4 и INMCM5. Для анализа использовалось поле среднегодовой температуры верхнего слоя океана (на глубине 0-300м) в Атлантике (20-75N, 80-0W) и Тихом океане (20-65N, 120E-110W). Расчеты позволяют сделать вывод, что в двух моделях оценка времени предсказуемости, сделанная таким способом, составляет 2-3года для Тихого океана и 4-5лет для Атлантики, модель INMCM5 более предсказуема в Тихом океане.

Метод построения LIM (обратной линейной модели). Недостатком предыдущей методологии является необходимость использования длинных рядов данных (необходимо обеспечить близость пар «аналогов»). Кроме того, метод не позволяет оценивать предсказуемость, обусловленную сигналом от среднего состояния возмущенного ансамбля (ансамбль «аналогов» строится по данным равновесной траектории и имеет близкую к нулю аномалию среднего).
По определению (Kleeman, 2002) дополнительная информация в распределении (ансамбле) F по отношению к климатическому ансамблю выражается многомерным интегралом (информационной энтропией). Из практических соображений, климатическое распределение и прогностический ансамбль F предполагаются нормальными распределениями, при этом формула для информационной энтропии значительно упрощается. При построении обратной линейной модели (Penland, Sareshmukh, 1995) предполагается, что исходную нелинейную систему можно заменить на линейную динамико-стохастическую модель, оператор которой устойчив по Ляпунову, а зависящий от времени форсинг в правой части представляет собой белый шум по времени. Линейный оператор строится по данным исходной модели как матричный логарифм произведения ковариационной матрицы с запаздыванием на обратную ковариационную матрицу. Используя соответствующие выражения, можно получить приближенное соотношение для информационной энтропии. При этом, естественно, предполагается, что динамика исходной системы может быть с высокой точностью приближена линейной динамико-стохастической моделью. Описанная выше методика была реализована для моделей INMCM. Результаты вычислений в целом подтверждают сделанные выше выводы. Циркуляция в моделях более предсказуема в Атлантике, длина интервала предсказуемости в Тихом океане в модели INMCM5 на год больше.

Предсказуемость по правой части. Для оценки предсказуемости системы по отношению к внешним воздействиям может быть использована методика, основанная на применении флуктуационно-диссипационных соотношений, подробно описанная в работе (Gritsun, Branstator, 2016). Методика реализовывалась и тестировалась на примере климатической модели CCSM4, для которой был предварительно рассчитан длинный ряд данных (16000лет), позволяющий детально оценить точность метода. Было показано, что для успешной реализации метода необходимо наличие значительно более длинных рядов данных моделирования (порядка 3-4х тысяч лет) вместо имеющихся 500-750 лет для моделей INMCM. Для модели NCAR CCSM4 метод был успешно реализован и показал высокую точность.

Благодарности. Работы выполнены в ИВМ РАН при поддержке РНФ (проект 14-27-00126). Вычисления осуществлялись на кластере МВС1П1 (МСЦ РАН).

Литература
1. Branstator, G., H. Teng, G. A. Meehl, M. Kimoto, J. R. Knight, M. Latif, and A. Rosati, 2012: Systematic estimates of initial-value decadal predictability for six AOGCMs. J. Climate, 25, 1827–1846
2. Kleeman, R., 2002: Measuring dynamical prediction utility using relative entropy. J. Atmos. Sci., 59, 2057–2072.
3. Penland C., P. D. Sardeshmukh, 1995: Error and sensitivity of geophysical eigensystems. J. Climate, 8, 1988–1998.
4. Gritsun A., Branstator G., 2016, Numerical aspects of applying the fluctuation disspatiom theorem to study climate system sensitivity to external forcings, Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling, 31, 6, 339-354

17 мая 2017 г., 17:30,

10-е заседание семинара:

Г.В.Суркова

(Географический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова)

РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ КЛИМАТА КАК ОСНОВА ПРОГНОЗИРУЕМЫХ НА 21 ВЕК ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ

Состояние климатической системы во многом определяет условия существования человеческого общества. С этой точки зрения ее определенные свойства, от которых зависит решение конкретных задач в экономической или социальной сфере, могут трактоваться как социально-значимые показатели, климатически обусловленные ресурсы или климатические ресурсы (КР). Таковы КР, характеризующие потенциальные возможности с/х производства, ЖКХ, транспорта, строительного комплекса, эколого-медицинские аспекты, и др.
Показатели, характеризующие КР, рассчитываются для современного климата на основе метеорологических наблюдений или данных реанализов. Для сценариев климата будущего оценка КР может быть осуществлена по результатам численного интегрирования климатических моделей (моделей земной системы).
В докладе обсуждаются прогнозы (проекции) КР в XXI веке на основе результатов моделирования в рамках проектов CMIP3 и CMIP5. Поскольку климатический прогноз КР различен для разных регионов, то в качестве примеров рассматриваются территории Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин, Арктика, регионы Черного, Каспийского, Балтийского и Баренцева морей. Будет показано, что выбор показателей КР зависит от свойств моделей и точности моделирования тех или иных климатических величин. Отдельное внимание будет уделено прогнозу экстремальных климатических явлений, использующихся для характеристики специального класса КР. Здесь будут представлены результаты климатического прогноза штормового волнения и экстремально высоких скоростей ветра.

5 апреля 2017 г., 17:30,

9-е заседание семинара:

Д.А.Камаев, А.Г.Царина

(Федеральный информационно-аналитический центр Росгидромета, НПО "Тайфун")

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АТМОСФЕРНОГО ПЕРЕНОСА ПРИМЕСИ В РАЗЛИЧНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ МАСШТАБАХ

Рассматриваются основные принципы моделирования переноса и рассеяния примеси в атмосфере на примере моделей, используемых в Федеральном информационно-аналитическом центре Росгидромета. Обсуждаются основные блоки модели, их компьютерная реализация и некоторые результаты использования моделей в системах поддержки принятия решений в аварийных ситуациях, связанных с поступлением загрязнений в окружающую среду.
В докладе кратко представлена эволюция подходов к моделированию атмосферного переноса и рассеяния, обсуждаются имеющиеся в этой области проблемы, связанные с необходимостью проведения вычислений большого объема.

Кирсанов А.А.(1), Ревокатова А.П.(1), Ривин Г.С.(1,2), Суркова Г.В.(2,1)

(1) Гидрометцентр России
(2) МГУ имени М.В.Ломоносова, Географический факультет

ПРОГНОЗ ПЕРЕНОСА ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ COSMO-RU7-ART В ГИДРОМЕТЦЕНТРЕ РОССИИ

Существует две идеологии моделирования распространения загрязняющих веществ в атмосфере. Первая основывается на использовании выходной продукции численных моделей атмосферы. Вторая основана на концепции встраивания блока атмосферной химии в модель циркуляции атмосферы, что позволяет учитывать обратное влияние состава воздуха на ряд метеорологических процессов (перенос радиации, осадкообразование).
На суперкомпьютере Главного вычислительного центра Росгидромета в Гидрометцентре России реализована система COSMO-Ru7-ART, основанная на модели COSMO-ART (COnsortium for Small-scale Modelling, Aerosols and Reactive Trace gases), в которую, совместно с разработчиками блока ART (Технологический институт Карлсруэ), был внесен ряд изменений. Два раза в сутки (по исходным данным 00 UTC и 12 UTC), в Гидрометцентре России осуществляется численный прогноз концентраций загрязняющих веществ в атмосфере с шагом сетки 7 км для Московского региона.
В систему COSMO-Ru7-ART включен модуль оценки эмиссий загрязняющих веществ в атмосферу от очагов лесных пожаров, использующий спутниковые данные MODIS (MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer – сканирующий спектрорадиометр среднего разрешения), разработанный в Гидрометцентре России. При моделировании лесных пожаров лета 2010 года для Европейской части России успешный прогноз концентраций загрязняющих веществ оказал положительное влияние и на прогноз температуры воздуха благодаря учету обратного влияния аэрозоля на радиацию.
В настоящее время продолжаются работы по уточнению антропогенных эмиссий. В дальнейшие планы входит выполнение исследований в рамках аналогичной глобальной системы ICON-ART и переход на ICON-LAM-ART – региональную версию ICON-ART.


15 марта 2017 г., 17:30,

8-е заседание семинара:

Bernard Barnier

(IGE/CNRS, Grenoble, France)

STAKES AND FRONTIERS FOR GLOBAL OCEAN MODELING CLIMATE AND OPERATIONAL SYSTEMS

The talk will present and discuss modelling and computational challenges that numerical ocean circulation models used to understand climate change or to predict the ocean state are presently facing. These challenges will be illustrated with kilometer-scale simulations of the North Atlantic and large ensemble simulations of the global ocean performed on advanced massively parallel computers.

15 февраля 2017 г., 17:30,

7-е заседание семинара:

Н.Г.Яковлев

(Институт вычислительной математики РАН)

ЧИСЛЕННЫЕ МОДЕЛИ СЕВЕРНОГО ЛЕДОВИТОГО ОКЕАНА:
СПЕЦИФИКА ФИЗИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ И СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ

Благодаря своему географическому положению Северный Ледовитый океан (СЛО) - одна из наименее изученных областей Мирового океана. Разреженная сеть наблюдений (особенно в глубоком океане) и наблюдаемые изменения климата существенно ограничивают применимость обычных статистических методов диагноза и прогноза. Поэтому в вопросе изучения состояния СЛО численные модели имеют особенно большое значение. Опыт международной деятельности моделирования СЛО показывает, что многие проблемы, сформулированные более 15 лет назад, до сих пор остаются на повестке дня. Это может быть объяснено сложной связанной друг с другом нелинейной динамикой полярного океана, морских льдов и подледного пограничного слоя. В докладе обсуждаются следующие механизмы, влияющие на крупномасштабное состояние СЛО:
1. Мезомасштабные вихри,
2. Субмезомасштабные вихри,
3. Дифференциальная диффузия,
4. Внутренние приливы,
5. Динамика и термодинамика морского льда,
6. Подледный пограничный слой.
В докладе будет показано, что в настоящее время мы находимся в точке, когда требуются новые физические и математические постановки задачи, новые параметризации и новые численные методы для моделей СЛО высокого пространственного разрешения, ориентированные на использование суперкомпьютеров с гетерогенной архитектурой.

21 декабря 2016 г., 17:30,

6-е заседание семинара:

М.Д. Цырульников

(Гидрометцентр России)

УСВОЕНИЕ ДАННЫХ НАБЛЮДЕНИЙ: МЕТОДЫ И ПРИЛОЖЕНИЯ В МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧАХ

Во вводной части доклада даётся постановка задачи усвоения данных и перечисляются основные области геофизических приложений.
В основной части приводится обзор существующих и перспективных видов метеорологических наблюдений. Кратко характеризуются существующие подходы к решению задачи усвоения данных в метеорологии (вариационное усвоение, ансамблевый фильтр Калмана, фильтры частиц и их гибриды). Даётся оценка их достоинств и недостатков, а также оцениваются перспективы их развития.
В заключительной части доклада описывается состояние исследований и разработок в области оперативного усвоения данных в Гидрометцентре России.

16 ноября 2016 г., 17:30

Елисеев А.В., Мохов И.И., Мурышев К.Е., Тимажев А.В.

(Институт физики атмосферы РАН)

ВЗАИМНОЕ ЗАПАЗДЫВАНИЕ МЕЖДУ ТЕМПЕРАТУРОЙ И СОДЕРЖАНИЕМ СО2 В АТМОСФЕРЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТИПА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЗЕМНУЮ КЛИМАТИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ И ВРЕМЕННЫХ МАСШТАБОВ ПРОЦЕССОВ

По данным ледовых кернов ранее было получено, что для ледниковых циклов плейстоцена изменение содержания СО2 в атмосфере qCO2 в целом запаздывает относительно соответствующих изменений температуры Т. Подобное было выявлено и для межгодовой изменчивости этих переменных по инструментальным данным для последних десятилетий. На основе этого утверждалось, что современные изменения климата не связаны с антропогенными эмиссиями парниковых газов. Однако эти выводы необоснованны. В частности, с использованием климатической модели, разработанной в Институте физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН (КМ ИФА РАН) показана зависимость знака такого взаимного запаздывания от типа воздействия на систему. В частности, при внешних (например, антропогенных) эмиссиях СО2 в атмосферу всегда qCO2 запаздывает относительно T. Наоборот, при отсутствии таких эмиссий и непарниковом радиационном возмущающем воздействии (НРВВ), связанным, например, с изменением солнечной постоянной или вулканическими извержениями T опережает qCO2 на межгодовых, декадных и вековых масштабах по времени. На больших масштабах по времени, однако, qCO2 запаздывает относительно T и в случае НРВВ. Последнее является следствием сохранения массы углерода в земной климатической системе в случае отсутствия внешних эмиссий СО2 в атмосферу и служит примером того, что взаимные запаздывания между переменными динамической системы не могут использоваться для анализа причинно-следственных связей в ней. Результаты, полученные с КМ ИФА РАН, проанализированы также с использованием энергобалансовой климатической модели с углеродным циклом. Линеаризованная версия такой энергобалансовой модели позволяет выявить характерные временные масштабы в системе "климат-углеродный цикл" и связать с ними количественные характеристики взаимного запаздывания между Т и qCO2.

12 октября 2016 г., 17:30

Е.М.Володин

(Институт вычислительной математики РАН)

МОДЕЛЬ КЛИМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЗЕМЛИ

Рассматриваются основные принципы моделирования земной климатической системы на примере климатической модели ИВМ РАН. Обсуждаются основные блоки модели, эффективная реализация на массивно-параллельных компьютерах и некоторые результаты воспроизведения современного климата, климатов прошлого, вероятных будущих изменений климата. Рассматриваются результаты международной программы сравнения моделей климатической системы. Обсуждаются возможности применения модели климата для образовательных целей. Подчеркивается необходимость интеграции усилий специалистов различного профиля для дальнейшего развития климатической модели.

27 сентября 2016 г., 16:20

А.В.Глазунов(1), Е.В.Мортиков(2,1)

Институт вычислительной математики РАН(1), Научно-исследовательскиый вычислительный центр МГУ имени М.В.Ломоносова(2)

СУПЕРКОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ

В докладе представлены численные модели турбулентных течений в пограничных слоях атмосферы и океана, основанные на прямом численном моделировании (DNS) и вихреразрешающем моделировании (LES). Обсуждаемые модели разработаны в ИВМ РАН и НИВЦ МГУ, содержат оригинальные методы численного решения уравнений гидродинамики и новые подходы к построению "подсеточных" замыканий. Модели имеют эффективную параллельную реализацию, позволяющую использовать гетерогенную архитектуру современных суперкомпьютеров. Рассматривается ряд модельных задач по воспроизведению идеализированных стратифицированных течений при больших числах Рейнольдса и геофизических турбулентных течений в пограничных слоях атмосферы над неоднородными поверхностями. Эти расчеты необходимы для уточнения и построения перспективных параметризаций турбулентности в моделях крупномасштабной циркуляции атмосферы и океана.

ВАЖНО! Обратите внимание на нестандартное время начала семинара (16:20!).

Кроме того, семинар пройдет в рамках международной конференции Russian Supercomputing Days, в отеле Holiday Inn Moscow - Sokolniki, м.Сокольники, 2 этаж, зал "Полянка", схема этажа доступна здесь http://www.hi-sokolniki.ru/konferencii-i-bankety#layout_of_floors.

Участники семинара освобождены от регистрационного взноса. ДЛЯ УЧАСТИЯ В СЕМИНАРЕ НЕОБХОДИМА ОНЛАЙН-РЕГИСТРАЦИЯ, см. инструкции по адресу http://www.russianscdays.org/workshop/SCClimate. Просьба зарегистрироваться до 26 сентября включительно.


18 мая 2016 г., 17:30

М.А.Толстых

(Институт вычислительной математики РАН, Гидрометцентр России)

ОТЕЧЕСТВЕННАЯ ГЛОБАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ АТМОСФЕРЫ ДЛЯ
БЕСШОВНОГО ПРОГНОЗА ПОГОДЫ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА

Глобальная модель атмосферы ПЛАВ была разработана в ИВМ РАН и Гидрометцентре России с целью повышения точности, пространственного разрешения и вычислительной эффективности решения задачи среднесрочного прогноза погоды в России. Внедрение этой модели в оперативную практику Гидрометцентра в 2010 году позволило существенно сократить отставание от мировых лидеров по качеству среднесрочного прогноза погоды. В настоящее время, в Гидрометцентре внедряется новая версия модели ПЛАВ с разрешением 20 км над территорией России, что также приведет к повышению качества прогноза.
В основу текущего развития модели положена концепция бесшовного прогноза, которая говорит, что в атмосфере нет искусственных границ между масштабами. Таким образом, глобальная модель должна удовлетворять современным требованиям к точности при решении задач от краткосрочного прогноза погоды (1 день) до моделирования изменений климата (100 и более лет). Будут представлены результаты первых экспериментов по моделированию климата моделью ПЛАВ, в том числе, совместно с моделью океана и морского льда.
Численные методы, используемые в модели, позволяют достичь максимально возможной вычислительной эффективности при умеренном разрешении на малом числе процессоров. В настоящее время проводятся работы по повышению масштабируемости модели ПЛАВ, связанные как с новыми вычислительными алгоритмами, так и с более эффективной программной реализацией, в том числе на процессорах Intel Xeon Phi. Это позволит достичь высокой эффективности и на большом числе процессоров (до десятков тысяч ядер) и повысить разрешение до уровня моделей ведущих мировых прогностических центров.

13 апреля 2016 г., 17:30

Г.С.Ривин

(Гидрометцентр России, МГУ имени М.В.Ломоносова)

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННЫХ НЕГИДРОСТАТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ЧИСЛЕННОГО ПРОГНОЗА ПОГОДЫ И МОДЕЛИРОВАНИЯ КЛИМАТА

В докладе будут описаны современные технологии создания и развития негидростатических моделей окружающей среды, предназначенных как для прогноза погоды, так и исследования климатических изменений, обсуждаться их свойства.
Современные модели атмосферы являются моделью окружающей среды, т.к. они включают в себя не только атмосферный блок, но и описание процессов в деятельном слое суши и озерах (а не только в атмосфере), химический блок и модель прогноза волн в океане. Кроме того, они являются негидростатическими и обладают свойством бесшовной технологии. Если еще совсем недавно разработать модель атмосферы было под силу одному человеку или небольшому коллективу исследователей, то сейчас эта работа под силу только большим коллективам, зачастую из разных стран. Характерным примером создания и работы метеорологических сообществ является консорциум COSMO, а характерным примером совместной разработки, усовершенствования и использования многомасштабных многоцелевых моделей являются глобальная негидростатическая модель ICON (совместная разработка Немецкой метеослужбы и Института им. Макса Планка Гамбургского университета) и негидростатическая модель COSMO для ограниченной территории (первая ее версия LM была разработана в Немецкой метеослужбе).


-------------------