ИСТИНА

Важнейшей и актуальной проблемой современной гидрометеорологии Арктики является моделирование и прогнозирование опасных явлений погоды и их катастрофических последствий, таких как, например, экстремальные скорости ветра и волны. Физико-математическое моделирование процессов в океане и атмосфере на региональном уровне с высоким разрешением порядка нескольких км позволяет вполне успешно воспроизводить подобные явления. В данной работе были проведены несколько совместных экспериментов: с атмосферными моделями COSMO-CLM 5 и WRF-ARW, и волновой моделью SWAN. Главной задачей было создание технологии высокодетализированного расчёта характеристик волнения с использованием поля ветра, полученного из атмосферных моделей («ветрового форсинга»). В качестве области расчётов были выбраны акватории Баренцева и части Карского морей, как одни из наиболее обеспеченных данными метеорологических и океанологических наблюдений. Эксперименты были реализованы на СК «Ломоносов» МГУ и мини-кластере CRAY. Было проведено два основных эксперимента. Первый, тестовый, послужил для отработки технологии даунскейлинга, т.е. «масштабирования» модельных расчётов с более высоким разрешением. В этом эксперименте моделями COSMO-CLM и SWAN воспроизводился случай конца октября 2000 года, с разрешением поля ветра около 2,5 км, и волн – от нескольких км до сотен метров. Главным результатом стало успешное воспроизведение значительных волн (до 6 м) в акватории Карского моря и проливе Карские Ворота. Во втором эксперименте рассматривался длительный период – январь 2010 года, в течение которого наблюдались 3 значительных шторма на Баренцевом море. Для расчёта полей ветра использовались модели COSMO-CLM и WRF-ARW с разрешением около 15 км на акваторию Баренцева моря и прилегающей северной Атлантики, также волновой моделью SWAN усваивался ветер из реанализа NCEP/CFSR более грубого разрешения (~0.50). Схема эксперимента и результаты сравнения запусков с различными условиями приведены на рис. 1 и рис. 2. Видно, что использование ветрового форсинга COSMO-CLM дает результат, более близкий к спутниковым данным (AVISO) и реанализу, а использование ветрового форсинга WRF-ARW приводит к существенному занижению волны. В результате была в первом приближении отработана технология воспроизведения ветрового волнения с использованием ветрового форсинга региональных атмосферных моделей. На основе этой технологии авторы в перспективе планируют использовать различные способы улучшения результатов моделирования экстремальных ветров и волнения в Баренцевом море. К ним, в частности, относятся тонкая настройка и адаптация физических параметризаций подсеточных процессов в моделях к Арктическому бассейну, например, использование полярной версии WRF-ARW, применение метода вложенных сеток с увеличением разрешения модели до нескольких километров для более детального описания мезомасштабных циркуляций, и некоторые другие.