Научная работа: темы и направления для студентов 3 курса МФТИ (2020 год)
Моделирование климата и его изменений.
Научный руководитель д.ф.-м.н. Володин Е.М., комната 612, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
В зависимости от тематики НИР соруководителями могут быть д.ф.-м.н. Грицун А.С., д.ф.-м.н. Глазунов А.В., д.ф.-м.н. Яковлев Н.Г.
Понимание механизмов формирования современного климата, а также причин его изменений в прошлом и будущем является одной из ключевых задач современной науки. Одним из основных методов исследования климата является математическое моделирование с все более полным учетом всех основных факторов, влияющих на климатическую систему. В настоящее время в мировом научном сообществе существует несколько десятков климатических моделей, участвующих в международных программах сравнения моделей, результатом которых являются регулярные доклады экспертной группы IPCC о современном состоянии климата Земли и прогнозе его изменений в будущем. Одним из основных направлений деятельность группы является разработка собственной (и единственной Российской) модели Земной системы, состоящей из модели общей циркуляции атмосферы, океана, морского льда, биохимии океана и т.д., и проведение с ней численных экспериментов в рамках различных международных проектов (CMIP, CORE и т.д.). Результаты экспериментов с моделями Земной системы широко востребованы мировым сообществом.
Работа в рамках данного направления поддерживается грантами РНФ и РФФИ, Международной программой "Математика планеты Земля", сотрудничеством с Имперским Колледжем Лондона.
Некоторые задачи, предлагаемые заинтересованным студентам – магистрам - аспирантам:
1. Стохастические параметризации динамических и физических процессов в моделях атмосферы и океана.
Как правило, пространственная дискретизация уравнений, описывающих динамику атмосферы и океана в климатических моделях достаточно грубая (модели приходится интегрировать на «климатические» интервалы времени, составляющие сотни лет). Эффект от влияния не описанных явно (т.н. «подсеточных») пространственных масштабов на
более крупные в моделях параметризуется. Это относится также и к мелкомасштабным физическим процессам (динамика облачности, конвекция), которые не могут быть описаны при данном пространственном разрешении явно. Разработка таких параметризаций является в настоящее время приоритетным направлением исследований группы.
2. Развитие динамического блока моделей атмосферы и/или океана.
Современные требования к климатическим моделям подразумевают использование эффективных численных методов при решении уравнений динамики атмосферы/океана, поэтому динамические блоки моделей постоянно совершенствуются. В частности, предлагается принять участие в работе по модернизации схем переноса пассивных/активных примесей в модели динамики океана, используемой в группе.
3. Моделирование биохимии Мирового океана.
Весьма популярной научной тематикой в настоящее время является задача моделирования состояния биохимической системы Мирового океана в контексте происходящих изменений климата. Для решения этой задачи группой разработан интерактивный блок (в составе модели Земной системы) расчета биохимических характеристик океана. Совершенствованием данного блока, проведением с его помощью прогностических расчетов и предлагается заняться.