ИНСТИТУТ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАТЕМАТИКИ им. Г.И. МАРЧУКА
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

ИНСТИТУТ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАТЕМАТИКИ
им. Г.И. МАРЧУКА РАН

ИВМ РАН

119333, г. Москва, ул. Губкина, 8.
Тел.: (495) 984‑81‑20, (495) 989‑80‑24, факс: (495) 989‑80‑23, E‑mail: director@mail.inm.ras.ru

  • English


Семинар

Математическое моделирование геофизических процессов

07.12.17 В.М. Головизнин (ИБРАЭ),Залесный В.Б.(ИВМ РАН),Соловьев А.В.
“Балансно – характеристические разностные схемы для задач вычислительной океанологии”
Аннотация. Доклад посвящен особенностям использования схемы КАБАРЕ для решения уравнений однослойной елкой воды на сфере и ее обобщению на многослойные гидростатические модели.
11.05.17 Кауркин М.Н. (ИО РАН, Москва)
“Параллельный алгоритм ансамблевой оптимальной интерполяции усвоения данных наблюдений в модели динамики океана высокого пространственного азрешения” (кандидатская диссертация).
Аннотация. Работа посвящена разработке параллельных алгоритмов усвоения данных на основе многомерной оптимальной интерполяции (MVOI) и ансамблевой
оптимальной интерполяции (EnOI). Приводятся особенности их программной реализации для массивно-параллельных компьютеров с распределенной памятью для использования в модели океана высокого разрешения.
Анализируются результаты работы параллельного алгоритма усвоения на данных спутниковой альтиметрии и данных о температуре и солености с дрифтеров ARGO в модели динамики океана ИВМИО с использованием вычислительной платформы CMF 3.0 на примере модели Северной Атлантики с разрешением 0.1º.
Выполняется качественная и количественная оценка эффективности работы системы усвоения. Проверяется параллельная масштабируемость предложенного подхода.
08.09.16 Слюняева Н.Н. (ИПФ РАН, Нижний Новгород)
“Теоретическое исследование структуры и динамики глобальной электрической цепи” (кандидатская диссертация)
09.04.15 Глотов В.Ю. (ИБРАЭ РАН)
“Математическая модель свободной турбулентности на основе принципа максимума”.
Аннотация. Поиск новых подходов и алгоритмов для расчета турбулентных течений является актуальной задачей вычислительной гидродинамики. Неудовлетворенность существующими полуэмпирическими моделями турбулентности с одной стороны и рост ресурсов вычислительной техники с другой вызывают всё больший интерес к методу прямого численного моделирования нестационарных уравнений Навье-Стокса (DNS). Строго говоря, проведение DNS расчета предполагает разрешение всех масштабов турбулентности – от интегральных, определяемых размерами системы, до колмогоровских диссипативных масштабов, что при больших числах Рейнольдса не представляется возможным. Поэтому возникает вопрос о проведения (квази)DNS-расчетов на грубых сетках. Возможность использования грубых сеток, не разрешающих колмогоровский масштаб турбулентности, базируется на представлении, что основная часть энергии турбулентности заключена именно в крупных энергосодержащих вихрях, а малые вихри нужны лишь для отвода энергии каскада турбулентности на уровень вязкой диссипации. Ясно, что необходимо использовать численные схемы, имеющие на больших масштабах улучшенные диссипативные и дисперсионные свойства, но обладающие на малых масштабах достаточной внутренней диссипацией. Последняя как раз и должна обеспечить передачу энергии от крупных вихрей на "подсеточный" уровень масштабов, неразрешенных сеткой, и при этом не нарушить статистические характеристики турбулентности для разрешаемых масштабов. Данная работа посвящена вопросу моделирования свободной турбулентности в несжимаемой среде на грубых сетках с использованием модели "подсеточной" диссипации на основе принципа максимума
10.07.14 Prof. Dr. Valerio Lucarini (Meteorologisches Institut, Universität Hamburg, Germany)
“Equivalence of Nonequilibrium Ensembles and Representation of Friction in Turbulent Flows”
Abstract:. We construct different equivalent non-equilibrium statistical ensembles in a simple yet instructive N-degrees of freedom model of atmospheric turbulence, introduced by Lorenz in 1996. The vector field can be decomposed into an energy-conserving, time-reversible part, plus a non-time reversible part, including forcing and dissipation. We construct a modified version of the model where viscosity varies with time, in such a way that energy is conserved, and the resulting dynamics is fully time-reversible. For each value of the forcing, the statistical properties of the irreversible and reversible model are in excellent agreement, if in the latter the energy is kept constant at a value equal to the time-average realized with the irreversible model. In particular, the average contraction rate of the phase space of the time-reversible model agrees with that of the irreversible model, where instead it is constant by construction. We also show that the phase space contraction rate obeys the fluctuation relation, and we relate its finite time corrections to the characteristic time scales of the system. A local version of the fluctuation relation is explored and successfully checked. The equivalence between the two non-equilibrium ensembles extends to dynamical properties such as the Lyapunov exponents, which are shown to obey to a good degree of approximation a pairing rule. These results have relevance in motivating the importance of the chaotic hypothesis. in explaining that we have the freedom to model non-equilibrium systems using different but equivalent approaches, and, in particular, that using a model of a fluid where viscosity is kept constant is just one option, and not necessarily the only option, for describing accurately its statistical and dynamical properties.
09.07.14 Dr. Christian Franzke (Meteorologisches Institut, Universitt Hamburg, Germany), “North Atlantic Jet Stream Variability”
Abstract. Decadal and longer timescale variability in the winter North Atlantic Oscillation (NAO) has considerable impact on regional climate, yet it remains unclear what fraction of this variability is potentially predictable.  This study takes a new approach to this question by demonstrating clear physical differences between NAO variability on interannual-decadal (<30 year) and multidecadal (>30 year) timescales.
It is shown that on the shorter timescale the NAO is dominated by variations in the latitude of the North Atlantic jet and storm track, whereas on the longer timescale it represents changes in their strength instead. NAO variability on the two timescales is associated with different dynamical behaviour in terms of eddy-mean flow interaction, Rossby wave breaking and blocking. The two timescales also exhibit different regional impacts on temperature and precipitation and  different relationships to sea surface temperatures. These results are derived from
linear regression analysis of the Twentieth Century and NCEP-NCAR reanalyses and of a high resolution HiGEM General Circulation Model control simulation, with additional analysis of a long sea level pressure reconstruction.
Evidence is presented for an influence of the ocean circulation on the longer timescale variability of the NAO, which is particularly clear in the model data. As well as providing new evidence of potential predictability, these findings are shown to have implications for the reconstruction and interpretation of long climate records.
22.05.14 R. Blender (Universitat Hamburg, Germany)
“Nambu Theory in Geophysical Fluid Dynamics”
Аннотация. The talk introduces Nambu’s (1973) extension of Hamiltonian mechanics by including several conservation laws in dynamical equations which satisfy the Liouville Theorem. Ideal hydrodynamics has been formulated in a Nambu representation in two and three dimensions using enstrophy and helicity as second conservation laws in addition to the total energy (Névir and Blender, 1993). The basis for these conservation laws is the
particle relabeling symmetry in fluid dynamics. Noncanonical Hamiltonian mechanics is embedded in Nambu mechanics if a Casimir function can be incorporated as a conservation law. Salmon (1995) suggested the design of conservative numerical codes based on a Nambu formulation. The Nambu representations of the quasigeostrophic equations, the shallow water model, the
Rayleigh-Bénard equations, and the baroclinic atmosphere are reviewed. These models demonstrate that the Nambu representation provides a natural description of geophysical fluid dynamics. Numerical simulations reveal realistic energy spectra. Possible future extensions are discussed.
30.01.14 Ефимов В.В. (МГИ, Украина)
“Численное моделирование конвекции в атмосфере при вторжении холодного воздуха над Чёрным морем”
13.11.13 Калмыков В.В. (ВМК МГУ)
“Программный комплекс совместного моделирования системы океан-атмосфера на массивно-параллельных компьютерах” (представление кандидатской диссертации)
24.10.13 Сарафанов А.А. (ИО РАН)
“Циркуляция и термохалинные характеристики вод субарктической Атлантики: среднее состояние и изменения в масштабе десятилетий”
17.10.13 Калмыков В.В. (ВМК МГУ)
“Программный комплекс совместного моделирования системы океан-лед-атмосфера-почва на массивно-параллельных компьютерах” (представление кандидатской диссертации)
19.09.13 В.В.Шашкин (ИВМ РАН), “Полулагранжева модель динамики атмосферы мезомасштабного разрешения, с использованием метода конечных объемов” (представление кандидатской диссертации)
18.06.13 А.В. Глазунов (ИВМ РАН)
“Вихреразрешающее
моделирование турбулентности в пограничном слое атмосферы” (представление
докторской диссертации)
23.05.13 В.К.Гусяков (ИВМиМГ СО РАН, Новосибирск)
“Математическое моделирование природных катастроф на примере проблем цунами”.
12.02.13 И.Н. Эзау (Nansen Environmental and Remote Sensing Center, Берген, Норвегия)
“О роли устойчиво-стратифицированных погранслоев в климате Земли”
07.02.13 В.В. Ефимов (МГИ, Севастополь), “Моделирование черноморской боры”
22.11.12 М.А. Толстых (ИВМ РАН)
“Модели прогноза и климата на суперкомпьютерах будущего поколения (по материалам одноименной конференции 22-25.10.12 в Экзетере, Великобритания)”
27.09.12 Н.Г. Яковлев (ИВМ РАН): 3-я международная конференция по моделированию земной системы. Впечатления очевидца.
06.09.12 Р.Ю.Фадеев (ИВМ РАН), “Глобальные негидростатические модели атмосферы: особенности реализации и перспективы развития”
31.05.12 T. Ильина (MPI Hamburg, Germany), “Моделирование изменений биогеохимии в глобальном океане при различных сценариях будущего климата”.
Аннотация. Аннотация. Океан является важным резервуаром углерода, поглотившим около 40% углекислого газа (СО2), производимого человеком. Повышение выбросов СО2 в атмосферу и его поглощение океаном, а также повышение температуры ведет к тому что биогеохимический цикл углерода и других элементов в океане меняется. Одно из этих изменений – окисление океана, уже привело к тому что pH морской воды уменьшилось на 0.1 единицы по сравнению с доиндустриальными значениями. Как ожидается, pH сократится еще на 0.4 единицы до 2100 года согласно расчетам моделей. В результате окисления океана также понизилось содержание карбонатных ионов в морской воде. В краткосрочной перспективе это может иметь негативные последствия для многих кальцифицирующих организмов. По мере того как антропогенный СО2 проникает в глубины океана, карбонат кальция в воде и в седиментных отложениях растворяется, тем самым нейтрализуя СО2. Таким образом, в долгосрочной перспективе, растворение карбонатных отложений может смягчить эффект окисления океана.
Наши исследования по изучению биогеохимических циклов океана основаны на использовании глобальной модели HAMOCC, которая является компонентой модели климата Института
Метеорологии Макс Планка (MPI-ESM). В презентации будут представлены прогнозы изменений химии океана, посчитанные для различных сценариев будущего климата.
19.04.12 С.В. Шумилин (ААНИИ), “Моделирование изменений морского ледяного покрова Арктики в 21 веке”
29.03.12 Е. В. Мортиков (НИВЦ МГУ), “Численное моделирование течений в областях сложной конфигурации с помощью метода погруженной границы”
Аннотация. В докладе рассматриваются основные варианты метода погруженной границы для численного воспроизведения течений в областях со сложной геометрией и подвижными границами. Данный подход позволяет учитывать геометрию области при дискретизации гидродинамических уравнений на простых прямоугольных сетках, что имеет ряд существенных преимуществ. Также рассматриваются особенности реализации соответствующих численных алгоритмов на графических процессорах.
02.02.12 В.В. Ефимов (Морской гидрофизический институт, Севастополь),
“Численное моделирование квазидвумерных вихрей в атмосфере над Черным морем”
15.12.11 С.С.Зилитинкевич (Университет Хельсинки, Финляндия)
О новых турбулентных замыканиях в задачах описания планетарного пограничного слоя”
27.04.11 С. Данилов (Институт морских и полярных исследований, Бремерхафен, ФРГ)
“Large-scale ocean modeling on unstructured meshes”
14.04.11 Долгов С.В. (МФТИ))
“Использование тензорных представлений для численного решения стохастических уравнений”
31.03.11 В.И. Власов., С.Л. Скороходов (ВЦ РАН), “Аналитическая модель тайфуна”
17.03.11 Грицун А.С.(ИВМ РАН),
“Методы исследования чувствительности атмосферной   циркуляции к малым внешним воздействиям” (представление докторской диссертации)
24.02.11 Зырянов В.Н. (Институт водных проблем РАН)
“Нелинейный пампинг-эффект в колебательных процессах и его влияние на теплосодержание глубинных вод Мирового океана”
Аннотация. Описывается новый нелинейный механизм передачи тепла в колебательных процессах. Этот эффект прилагается к процессу формирования теплосодержания глубинных слоев Мирового океана в рамках простой одномерной модели. Как известно, температура поверхностных вод (ТПВ) Мирового океана имеет долгопериодные колебания, амплитуды которых намного больше, чем тренды средней температуры. Колебания  ТПВ приводят   к проявлению эффекта накачки (пампинг-эффекта) в теплообмене с глубинными слоями – тепло откачивается из глубинных слоев или наоборот закачивается      в них в зависимости от изменения амплитуды колебания ТПВ. Для океана имеет место отрицательный пампинг-эффект. С увеличением амплитуды колебания ТПВ по сравнению с предыдущим периодом времени тепло будет откачиваться (в этом и проявляется отрицательность пампинг-эффекта) из глубинных слоев,   а в случае уменьшения амплитуды тепло будет наоборот закачиваться внутрь.   В результате, пампинг-эффект может играть важную роль в перераспределении тепла по вертикали в Мировом океане. Период потепления климата характеризуется увеличением амплитуды колебаний ТПВ, и как следствие проявления пампинг-эффекта, глубинные воды океана должны охлаждаться. Оценки показывают, что понижение температуры глубинных вод Мирового океана в целом за период потепления климата должно составить около 0.9-3.6 0С.
21.12.10 P.Berloff (Imperial College London), “The Turbulent Oscillator: A Mechanism of Low-Frequency Variability of the Wind-Driven Ocean Gyres”
Аннотация. Intrinsic low-frequency variability is studied in the idealized, quasigeostrophic, midlatitude, wind-driven ocean gyres operating at large Reynolds number. A robust decadal variability mode driven by the transient mesoscale eddies is found and analyzed. The variability is a turbulent phenomenon, which is driven by the competition between the eddy rectification process and the potential-vorticity anomalies induced by changes of the inter-gyre transport.
18.06.10 Joint INM – Hamburg University seminar on modern problems in atmosphere-ocean modeling.
20.05.10 Кулямин Д.В. (МФТИ)
“Моделирование квазидвухлетних колебаний зонального ветра в экваториальной стратосфере” (кандидатская диссертация)
01.04.10 Шляева А.В.(Гидрометцентр РФ), “Усвоение данных с помощью локального ансамблевого фильтра Калмана”
18.03.10 Полников В.Г.(ИФА РАН), “Спектральная теория механизма диссипации ветровых волн”
18.02.10 Глазунов А.В.(ИВМ РАН)
“О влиянии направления ветра на турбулентность и квазиупорядоченные крупномасштабные структуры в пограничном слое атмосферы (численные эксперименты с вихреразрешающей моделью ПСА)”
21.01.10 Stenchikov G. (King Abdullah University for Science and Technology, Thuwal, Saudi Arabia)
“Long-term climate response to short-term volcanic forcing”.
Аннотация доклада
Sulfate aerosols resulting from strong volcanic explosions last in the lower stratosphere for 2-3 years. Therefore it was traditionally believed that volcanic impacts could produce only short-term transient climate perturbations. However, the ocean integrates volcanic radiative cooling developing disturbances on a spectrum of longer time scales. This study focuses on quantification of long-term ocean-related processes forced in the climate system by explosive volcanism. We employ the coupled climate model CM2.1, developed recently at the NOAA’s Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL), to simulate the 1991 Pinatubo and the 1815 Tambora eruptions, which were the largest in the 20^th and 19^th centuries, respectively. We conduct a few series of ensemble runs accounting for the observed phase of /El Nino-Southern Oscillation (ENSO) /for each volcano. The simulated anomalies of sea level, surface air temperature, and ocean heat content compare well with available observations for the Pinatubo period. The stronger Tambora forcing produces responses with higher signal-to-noise ratio. Volcanic impact tends to strengthen the meridional overturning circulation. The sea ices appear to be sensitive to volcanic forcing especially during the warm season. The volcanic temperature signals scale roughly linear with respect to radiative forcing. Volcanic impacts on the ocean provide an independent means of assessing climate sensitivity. Because of the extremely long relaxation time of ocean subsurface temperature, sea level, and overturning circulation, their perturbations caused by the Tambora eruption could well last into the beginning of the 20^th century.
15.10.09 Гусев А.В. (ИВМ РАН)
“Численное моделирование циркуляции Мирового океана и его региональных особенностей” (представление кандидатской диссертации)
23.09.09 Саркисян А.С. (ИВМ РАН)),  “Моделирование изменчивости Мирового океана”
03.09.09 Фадеев Р.Ю. (МФТИ), “Воспроизведение орографически возбуждаемых волн негидростатической моделью адиабатической атмосферы” (представление кандидатской диссертации)
18.06.09 Фадеев Р.Ю. (МФТИ), “Моделирование орографически возбуждаемых волн негидростатической моделью адиабатической атмосферы” (основные результаты кандидатской диссертации)
18.06.09 Е. Голубева (ИВМ и МГ, Новосибирск),
“Моделирование циркуляции океана и его отклика на вариации атмосферной динамики” (основные результаты докторской диссертации)
28.05.09 Карабасов С.А.(Cambridge University Engineering Department), Берлов С.П.(Woods Hole Oceonographic Institution), Головизнин В.М. (ИБРАЭ)
“Метод Кабаре для двухциркуляционной модели океана”
26.02.09 Юрова А.Ю. (Гидрометцентр РФ)
Тема доклада: “Включение различных моделей углеродного обмена почв в модель климата ИВМ с углеродным циклом”
30.10.08 Толстых Михаил Андреевич (ИВМ РАН, Гидрометцентр РФ), “Сетки и аппроксимации уравнений динамики атмосферы на сфере” (обзор)
02.10.08 Фадеев Ростислав Юрьевич (аспирант МФТИ)
“Обзор современных методов решения негидростатических уравнений гидротермодинамики атмосферы для задачи численного прогноза погоды”
18.09.11 Пекунов Владимир Викторович (докторант каф. ВВС ИГЭУ, г. Иваново)
Тема доклада: “Параллельное численное моделирование образования и распространения загрязнителей в воздушной среде. Оптимизация и автоматизация распараллеливания”
Аннотация. Предлагается многофазная модель образования и распространения загрязнений, учитывающая тепловые и фотохимические эффекты, турбулентность, прямое и диффузное излучение, динамику и кинетику капель воды, поглощение загрязнителей каплями. Разработаны формальные стратегии повышения эффективности распараллеливания, учитывающие структуру модели и особенности многопроцессорного вычислителя. Предложен подход к автоматизации порождения программ моделирования на базе объектно-событийных моделей.
19.06.08 Богословский Н.Н. (кандидатская диссертация), “Вариационное усвоение приземной температуры и инициализация почвенных переменных для полулагранжевой глобальной модели численного прогноза погоды ПЛАВ”
24.04.08 Г.М.Резник (Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН)
“Нелинейные взаимодействия свободных и захваченных волн применительно к океанскому волноводу”
Аннотация. Изучено нелинейное взаимодействие баротропных волн Россби с экваториальными бароклинными волнами в рамках двухслойной модели мелкой воды на экваториальной бета-плоскости. Специфика и новизна задачи состоит в том, что взаимодействующие волны имеют разную пространственную структуру: экваториальные волны захвачены в экваториальном волноводе и быстро убывают с увеличением расстояния от экватора, а баротропные волны Россби не “замечают” экватора и свободно его пересекают. Мы показали, что свободная баротропная волна Россби способна резонансно возбуждать интенсивные (значительно более интенсивные, чем она сама) бароклинные экваториальные волны Россби и/или Янаи. Амплитуды захваченных мод удовлетворяют уравнениями типа Ландау, которые описывают стремление амплитуд к предельным значениям, намного превышающим амплитуду падающей волны. В свою очередь, нелинейное само-взаимодействие захваченной бароклинной компоненты порождает вторичную баротропную свободную волну Россби, распространяющуюся от экватора к полюсам.
Таким образом, этот механизм обеспечивает как генерацию экваториальных волн большой амплитуды среднеширотными баротропными волнами Россби, так и обратное влияние экватора на средние широты. Обсуждаются другие типы волноводов применительно к задачам динамики океана.
17.04.08 В.Е. Привальский (Лаборатория космической динамики Университета штата Юта, США)
“Статистическая проверка адекватности моделей климата данным наблюдений (на примере моделей GFDL, Canadian Climate Center и Института вычислительной математики РАН)”
28.02.08 В.Г. Полников (ИФА РАН), “Новые результаты в численном моделировании ветрового волнения”
14.02.08 J. Ray Bates (University College Dublin, Ireland)
“The IRIS feedback over the tropical oceans: implications for global climate sensitiity in an extended model”.
27.12.07 Кострыкин С.В. (ИВМ РАН), “Обзор численных схем переноса, используемых в современных глобальных моделях атмосферы и океана”
15.11.07 Яковлев Н.Г. (ИВМ РАН), “О развитии блоков океана и морского льда в модели климата ИВМ”
16.05.07 G.Branstator (NCAR, USA) “Reduced modeling of atmospheric planetary waves via analogs”
15.05.07 G.Branstator (NCAR, USA) “Modes of variability in a changing climate”
22.03.07 Уваров Н.В. (ИВМ РАН)
“Определение физических параметров атмосферы и океана методом вариационного усвоения данных спутниковых измерений”
18.05.06 Уваров Н.В. “Определение физических параметров атмосферы и океана методом  вариационного усвоения данных спутниковых измерений”
11.05.06 Нечепуренко Ю.М. (ИВМ РАН), “Численные спектральные методы анализа гидродинамической устойчивости”
20.04.06 Должанский Ф.В. (ИФА РАН), “О механических прообразах фундаментальных гидродинамических  инвариантов и медленных многообразий”
16.03.06 Кострыкин С.В.(ИВМ РАН), Якушкин И.Г., Пономарев В.М., Хапаев А.А.(ИФА РАН)
“О перемешивании пассивной примеси  в двумерных  квазипериодических полях скорости с большой нестационарной компонентой”
09.03.06 Котеров В.Н (докладчик), Архипов Б.В., Солбаков В.В. (Вычислительный центр им. А.А.Дородницына РАН)
“Математическое моделирование трехмерной вынужденной конвекции и переноса капельной влаги в районе водосброса гидроэлектростанции”
18.05.06 Уваров Н.В. “Определение физических параметров атмосферы и океана методом  вариационного усвоения данных спутниковых измерений”