ИСТИНА

Белое море — это не только важный транспортный и экономический узел, но и объект, который представляет большой интерес для фундаментальных и прикладных научных исследований. Являясь частью Северного Ледовитого океана, оно обладает схожими с ним гидрологическими и экологическими характеристиками. Это делает его идеальным местом для изучения арктических экосистем в целом. Кроме того, Белое море отличается сложной гидрофизической структурой, включая приливы, течения и температурные режимы, что создает уникальные условия для научных наблюдений. Белое море также славится своими мощными приливами, высота которых в среднем составляет от 1 до 3 метров. Однако самые высокие приливы наблюдаются в Мезенском заливе, расположенном в северо-восточной части моря. Здесь высота приливов может достигать 10 метров, что делает этот регион привлекательным для строительства приливных электростанций. Приливы играют важную роль в жизни морских экосистем и оказывают значительное влияние на различные виды хозяйственной деятельности, такие как рыболовство и морское судоходство. Поэтому понимание основных приливных характеристик важно не только для прибрежной зоны моря, но и для его глубоководных частей. На Карельском берегу Кандалакшского залива Белого моря расположена Беломорская биологическая станция имени Н.А. Перцова, созданная для проведения морских научных исследований в северном регионе. Здесь работают биологи, физики и геологи, что делает модель циркуляции Белого моря необходимой для междисциплинарных исследований. Цель нашей работы — реализовать модель морской циркуляции INMOM для Белого моря на суперкомпьютере Ломоносов-2 с целью расчета его гидрофизических характеристик. В работе используется российская физически полная σ-модель морской циркуляции INMOM (англ. Institute of Numerical Mathematics Ocean Model) [1], разработанная в Институте вычислительной математики имени Г.И. Марчука РАН. В основе модели лежит система физически полных уравнений морской гидротермодинамики, записанных в приближении гидростатики и Буссинеска. Эти уравнения представлены в обобщённых сферических ортогональных координатах по горизонтали и в σ-системе координат по вертикали: σ=((z–ζ))/((H–ζ)), где H = H(x, y) – невозмущенная глубина и ζ = ζ(x, y, t) – отклонение уровня моря от невозмущенного состояния. Прогностическими переменными являются горизонтальные и вертикальные составляющие скорости течений, отклонение уровня моря от невозмущённой поверхности, температура и солёность. Для проведения расчётов была реализована модельная область для акватории Белого моря с граничными условиями, заданными на жидкой границе. Версия модели INMOM для Белого моря была реализована в повернутой криволинейной сферической системе координат. Чтобы получить сеточную область, полюса были перенесены в точки с координатами 32.80° в.д. и 66.52° с.ш., которые расположены западнее Черной губы Кандалакшского залива Белого моря, и 40.47° в.д. и 64.47° с.ш. — на юге города Архангельска. В такой системе координат экватор расположен симметрично относительно полюсов, что позволяет избежать каких-либо топологических искажений при расчете гидрофизических полей. Пространственное разрешение модели составляет от 100 до 250 метров в районе Черной губы Кандалакшского залива, а с удалением от неё оно ухудшается и достигает 4 километров в Мезенском заливе. По глубине заданы 33 σ-уровня, которые сгущаются у свободной поверхности для более точного описания приповерхностного слоя. Шаг модели по времени составляет 1 час. Соленость и температура задавались в виде среднемесячных значений, а уровень моря — в виде ежедневных данных из глобального анализа и прогноза службы мониторинга морской среды CMEMS (Copernicus Marine Environment Monitoring Service) [2]. В работе также была построена батиметрия на основе навигационных карт, массива данных GEBCO за 2021 год и измерений, выполненных студентами и сотрудниками кафедры физики моря и вод суши во время летней выездной практики на Беломорской биологической станции МГУ в 2023 году. Моделирование проводилось для одного расчётного месяца — июля 2024 года. В рамках данного исследования мы верифицировали модель Белого моря, опираясь на данные наблюдений в различных его частях путем выбора оптимальных параметров вертикального турбулентного перемешивания. Полученные результаты могут быть использованы для использования модели Белого моря в оперативном режиме для краткосрочного прогноза гидрофизических характеристик на период от 3 до 5 суток. Литература 1. Дианский, Н. А. Моделирование циркуляции океана и исследование его реакции на короткопериодные и долгопериодные атмосферные воздействия / Н. А. Дианский. – Москва: Физматлит, 2013. – 272 с. 2. www.copernicus.eu/en/copernicus-services/marine (Copernicus Marine Environment Monitoring Service)