Научная работа: темы и направления для студентов 3 курса МФТИ (2018 год)

Вычислительные технологии в прогнозе погоды

ПЛАВ - это глобальная полулагранжева модель общей циркуляции атмосферы, разработанная в ИВМ РАН и Гидрометцентре России. Сферы применения модели ПЛАВ:

• оперативный среднесрочный прогноз погоды с заблаговременностью до 10 суток в Гидрометцентре России;
• оперативный краткосрочный прогноз погоды с заблаговременностью до 3 суток в Сибирском региональном научно-исследовательском гидрометеорологическом институте (СибНИГМИ);
• вероятностный долгосрочный прогноз погоды в Гидрометцентре России.

Коллектив разработчиков модели и связанных с ней прогностических технологий включает 2 группы в ИВМ РАН и Гидрометцентре России, руководителем которых является д.ф.-м.н. Толстых М.А. - автор первой версии модели ПЛАВ. Исследования носят разноплановый характер. Это:

• разработка и внедрение новых вычислительных методов и алгоритмов решения уравнений гидротермодинамики атмосферы;
• модернизация программного кода и разработка новых технологий с целью повышения эффективности модели при работе на суперкомпьютерах с тысячами вычислительных ядер;
• совершенствование описания физических процессов в атмосфере, диагностика "климата" модели;
• задача подготовки начальных данных для модели на основе данных реальных наблюдений (т.н. система усвоения данных наблюдений).

С каждым из этих направлений может быть сформулирована задача для научной работы студента с большим или меньшим уклоном в специальную область (физика, математика, программирование). Два примера конкретных задач:

1. Разработка и реализация алгоритмов решения уравнений мелкой воды (и, в перспективе, трехмерных гидростатических уравнений атмосферы) на специальных сетках: редуцированная широтно-долготная сетка и сетка "кубическая сфера". Первая сетка предполагается к внедрению в новую версию модели ПЛАВ (работы уже начаты). Вторая - является перспективной сеткой для новой негидростатической модели сжимаемой атмосферы, совершенствование которой также может быть темой научной работы.
2. Исследование качества воспроизведения современного климата моделью ПЛАВ и отдельных физических процессов и явлений. Участие в работах по созданию, настройке и диагностике перспективной совместной модели атмосферы, Мирового океана и морского льда, которая разрабатывается совместно с группой Ибраева Р.А. Предполагается, что новая совместная модель станет основным методом для долгосрочного проноза погоды в Гидрометцентре России.

Цель исследований и научных разработок коллектива - повышение качества прогноза погоды на основе модели ПЛАВ. Группа разработчиков - это достаточно молодой коллектив, который объединяет 4 научных сотрудников ИВМ РАН, 3  научных сотрудников Гидрометцентра, 3 аспирантов и 1 студента. Группа активно публикуется. Исследования поддержаны грантами научных фондов и программами Президиума РАН.

Контактное лицо - Ростислав Фадеев, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., комната 603, каждый день.

Сайт группы - https://nwplab.inm.ras.ru/#main 

Рисунки: Логотип модели, Редуцированная широтно-долготная сетка, Сетка "кубическая сфера" (проекция специального вида на сферу сетки на поверхности куба).