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

Семинар “Моделирование ионосферы Земли”
Место проведения Семинара: ФГБУ “ИПГ”, г.Москва, ул. Ростокинская, д.9, конференц-зал на 5-ом этаже

14.05.15 Докладчики: к.ф.-м.н. Д.В. Кулямин, к.ф.-м.н. В.Я. Галин, д.ф.-м.н.А.И. Погорельцев (ИВМ РАН Москва, РГГУ Санкт-Петербург)
Доклад: “Параметризация радиационных процессов в модели общей циркуляции термосферы”
Аннотация. В докладе представлена новая версия глобальной трехмерной модели общей циркуляции термосферы Земли (90-500 км) с высоким пространственным разрешением (2х2.5х80), включающая согласованный расчет радиационных процессов. На основе детального анализа воспроизведения различных составляющих процесса переноса излучения в новой модели показано хорошие соответствие основных особенностей радиационного баланса эмпирическим оценкам. По данным моделирования и аналитических оценок показано, что формирование глобального состояния термосферы по существу определяется соотношением параметров радиационного нагрева и стока тепла за счет молекулярной диффузии, а также условиями на нижней границе. На основе первичной идентификации модели по эмпирическим данным показано удовлетворительное воспроизведение термического баланса и особенностей общей циркуляции термосферы.
16.04.15 Докладчик: д.ф.-м.н. Г.В. Гивишвили (ИЗМИРАН)
Доклад: “Долговременные тренды в среднеширотной нижней термосфере”
02.04.15 Докладчик: к.ф.-м.н. Е.П. Попова (МГУ, физ. фак.)
Доклад: “Асимптотические методы в моделировании магнитной активности Солнца, однослойные и двухслойные модели динамо”
Аннотация. Представлены два подхода к исследованию систем уравнений динамо – аналитический (разработка разновидности метода ВКБ) и маломодовый (разложение полей по старшим гармоникам). Асимптотический метод, аналогичный ВКБ, развит для исследования процесса линейного динамо в двухслойной среде. Показано, при каких условиях возможно существование цикла длительностью 22 года и глобальных минимумов. С помощью маломодового приближения исследовалась задача нелинейного динамо в однослойной и двухслойной средах. Найдены диапазоны амплитуд дифференциального вращения, альфа-эффекта и меридиональной циркуляции, воспроизводящие режимы осцилляций, динамо-всплесков, васцилляций, роста с насыщением магнитного поля и режимов с хаотической составляющей. При помощи динамических систем удалось промоделировать двойной (квазидвухлетний на фоне 22-летнего) и тройной (квазидвухлетний, 22-летний, 100-летний) циклы солнечной активности.
05.03.15 Докладчик: д.ф.-м.н. А. И. Семенов (ФГБУН Институт физики атмосферы им. А.М.Обухова РАН, Москва)
Доклад: “Исследование климатических изменений температурного режима и состава средней и верхней атмосферы”. Аннотация
19.02.15 Авторы:: Карпачев А.Т.*, Телегин В.А.*, Клименко М.В.**, Клименко В.В.**  (* ИЗМИРАН, Москва, ** Западное отделение ИЗМИРАН, Калининград)
Докладчик: д. ф.-м.н. А.Т. Карпачев
Доклад: “Моделирование экваториальной ионосферы”
Аннотация. Исследованы структура и динамика ионосферы в области экваториальной аномалии (ЭА) по данным внешнего зондирования на спутнике Интеркосмос-19 для высокой солнечной активности. Для этого построены глобальные распределения NmF2 и hmF2 для каждого часа местного времени (LT) для всех сезонов. Детально изучена динамика ЭА с течением местного времени, т.е. развитие и распад ЭА, включая вариации гребней ЭА. Показано, что при высокой солнечной активности ЭА существует большую часть суток, с 08 LT до 04 LT. Степень развития ЭА достигает максимума в 19-20 LT, что связано с вечерним всплеском электрического поля над экватором. Исследованы вариации положения гребней ЭА в течение дня с широтой и долготой. Исследованы долготные вариации NmF2 в рамках известной концепции wave-4. Выявлена сильная асимметрия ЭА для летнего и зимнего сезонов. Проведено сравнение характеристик ЭА для высокой солнечной активности с характеристиками, выявленными для низкой солнечной активности по данным экспериментов CHAMP, ROSCAT-1 и COSMIC. Выделены также динамические и статистические характеристики дополнительного экваториального слоя F3, который образуется выше максимума регулярного слоя F2. Обсуждается новый механизм образования слоя F3 в ночное время.
Таким образом, заложена основа для создания эмпирической 2D модели ЭА для высокой солнечной активности. Обсуждаются перспективы создания 3D модели.
05.02.15 Докладчики: А.И. Подгорный (ФИАН), И.М. Подгорный (ИНАСАН)
Доклад: “Проблемы моделирования солнечных вспышек”.
22.01.15

Докладчик: д.ф.-м.н., профессор А.Д. Данилов (ФГБУ ИПГ)
Доклад: “Долговременные тренды в верхней атмосфере и ионосфере”.
Аннотация. Увеличение количества парниковых газов (в основном – СО2) наряду с хорошо известным парниковым эффектом в тропосфере приводит также к уменьшению температуры в средней и верхней атмосфере. Приводятся различные экспериментальные данные, которые послужили основой разработки концепции “Охлаждения и оседания средней и верхней атмосферы”. Кратко рассматриваются современные данные о долговременных изменениях параметров
термосферы и ионосферы. Показано, что указанная концепция получила целый ряд подтверждений и стала общепризнанной. Рассматриваются противоречия между модельными оценками эффектов охлаждения и наблюдаемыми изменениями ряда параметров (плотность термосферы, температура ионов, параметры ионосферного слоя F2).

06.11.14

Докладчик: д.ф.-м.н. А.А.Криволуцкий (ФГБУ ЦАО)
Доклад: “Моделирование фотохимических процессов в области D-ионосферы с помощью глобальной трехмерной модели ЦАО
CHARM-I”.
Аннотация. Модель CHARM-I (Chemical Atmospheric Research Model with Ions) является развитием созданной в Лаборатории химии и динамики атмосферы ЦАО трехмерной модели нейтрального состава CHARM, в которую были добавлены реакции, описывающие взаимодействие между ионами и между ионами и нейтральными составляющими. Всего в модели описывается взаимодействие 70-ти нейтральных и заряженных составляющих, участвующих в 200 фотохимических реакциях. Расчеты проведены для невозмущенных условий.
Ионизация обусловлена потоком галактических космических лучей и излучением Солнца в полосе Лайман-альфа. Приводятся модельные пространственные распределения электронной концентрации, положительных и отрицательных ионов, а также распределения нейтральных составляющих.

23.10.14 Докладчик: д.ф.-м.н., проф. Е.Е.Антонова (НИИ ЯФ им. Д.В. Скобельцына МГУ им. М.В. Ломоносова)
Доклад: “Структура высокоширотной магнитосферы, магнитосферная турбулентность и ускорения релятивистских электронов внешнего радиационного пояса”.
Аннотация. Представлен анализ результатов наблюдений и теоретического анализа проблемы формирования внешнего электронного радиационного пояса в магнитосфере Земли. Приведены результаты спутниковых и наземных наблюдений включая проект МЕТЕОР, демонстрирующие связь процессов формирования внешнего электронного пояса с авроральной динамикой. В ходе сопоставления давления плазмы на больших и малых высотах продемонстрировано проецирование аврорального овала не на плазменный слой, как считалось ранее, а на окружающее Землю плазменное кольцо. Приведены результаты, позволяющие рассматривать плазменный слой в качестве турбулентного следа за обтекаемым препятствием – земным магнитным полем. Рассмотрены процессы образования ярких дискретных дуг в овале.
09.10.14 Докладчик: к.ф.-м.н. Евтушенко Андрей Александрович (ИПФ РАН Н. Новгород)
Доклад: “О генерации высотных разрядов и их влиянии на химический состав мезосферы”
25.09.14 Авторы: д.ф.-м.н. Козлов С.И., к.т.н. Ляхов А.Н., Беккер С.З.
Докладчик: Беккер С.З.
Доклад: “ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТНО-СТАТИСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ИОНОСФЕРЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН”
Аннотация: Обосновывается необходимость разработки вероятностно-статистических моделей ионосферы для расчета распространения радиоволн широкого диапазона частот, относящихся, по сути, к новому типу ионосферного моделирования. Рассматриваются основные принципы построения таких моделей, которые разделяются на чисто статистические и детерминированно-вероятностные. Приводятся примеры разработки моделей и отмечаются некоторые трудности при их создании.
19.06.14 Докладчики: д.ф.-м.н. А.И.Погорельцев (Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург)
Доклад: “Модель Средней и Верхней Атмосферы: результаты моделирования и перспективы развития”.
15.05.14 Докладчики: д.ф.-м.н, профессор А.А.Рухадзе (Институт общей физики им. А.М. Прохорова)
Доклад: “Дрейфовые колебания неоднородной замагниченной плазмы и их проявление в термоядерной плазме и ионосферной плазме Земли”
Аннотация. Аннотация. В пространственно неоднородной взамагниченной плазме в условиях, когда направление неоднородности направление магнитного поля взаимно перпендикулярны, возникает градиентный дрейф заряженных частиц и связанный с ним градиентный ток. Этот ток, в свою очередь, вызывает раскачку колебаний, которые в плазме низкого давления по сравнению с магнитным давлением являются чисто потенциальными (квазистатическими) и определяются колебаниями плотности плазмы. В плазме же высокого давления, сравнимой с давлением магнитного поля, колебаниястановятся непотенциальным и и, по существу, становятся электромагнитными. Плазма термоядерного синтеза, также как и ионосферная плазма с низким давлением. Поэтому дрейфовые колебания в них это колебания плотности, на которых происходит интенсивное вынужденное рассеяние электромагнитных волн, которое в термоядерной плазме приводит к аномальной диффузии частиц поперек магнитного поля и сокращению времени удержания горячей плазмы. В ионосферной же плазме в результате возбуждения дрейфовых колебаний возникают крупномасштабные ионосферные неоднородности, существенно влияющие распространению радиоволн.
17.04.14 Докладчики: ак. В.П. Дымников, к.ф-м.н. Д.В. Кулямин
Доклад: “Моделирование общей циркуляции тропосферы-стратосферы-мезосферы с включением D-cлоя ионосферы”.
Аннотация. В докладе представлена совместная модель тропосферы-стратосферы-мезосферы и D-слоя ионосферы (для высот 0-90 км). За основу взята трехмерная модель общей циркуляции нейтральной атмосферы (разрешение 2° на 2.5°, 80 вертикальных уровней в гибридной системе координат). В качестве фотохимической модели D-слоя ионосферы использована пятикомпонентная модель. Для данной модели исследованы свойства дифференциальной постановки задачи, разработана эффективная полунеявная численная схема для устойчивого расчета с большими шагами по времени. На основе совместной модели исследована роль термодинамических характеристик нейтральной атмосферы в формировании среднего состояния D-слоя.
03.04.14 Докладчик: д.ф.-м.н., А.С.Петросян, (ИКИ РАН)
Доклад: “Турбулентность и ионосферные неоднородности. Возможности численного моделирования”
20.03.14 Докладчики: д.ф.-м.н., профессор Уваров В.М. (ПГУПС, Санкт-Петербург), д.ф.-м.н. Лукьянова Р.Ю. (ГЦ РАН, Москва)
Доклад: “Модель полярной ионосферы с учетом изменения параметров солнечного ветра”
06.03.14 Докладчики: А.И. Подгорный (ФИАН), И.М. Подгорный (ИНАСАН)
Доклад: “Солнечная вспышка – механизм явления и условия возникновения”
20.02.14 д.ф-м.н, А.В.Костров, Институт прикладной физики РАН
Доклад: “Лабораторное моделирование распространения электромагнитных волн в космической плазме”
06.02.14 д.ф-м.н, проф. А.В. Михайлов, ИЗМИРАН
“Ионосферные модели SIMP-1,2: сопоставление с IRI”
23.01.14 д.ф.-м.н В.Л. Фролов (ФГБНУ НИРФИ, Нижний Новгород)
“Свойства искусственной турбулентности, возбуждаемой в ионосфере Земли при её модификации мощными КВ радиоволнами”
19.12.13 д.ф.-м.н., проф. В.Н.Дацко Национальный исследовательский университет “Московский институт электронной техники” (НИУ МИЭТ) Москва (Зеленоград)
“ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ: прошлое, настоящее, будущее”
28.11.13 “Электромагнитные триггерные явления в земной коре и проблема ионосферно-литосферных связей”
Новиков Виктор Александрович, к.т.н. (Объединенный институт высоких температур РАН, г.Москва)
14.11.13 Доклад: “МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МОДЕЛЕЙ АТМОСФЕРНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ И РЕАЛЬНОЙ КЛИМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ К МАЛЫМ ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ”
Докладчик: д.ф-м.н А.С. Грицун (ИВМ РАН)
30.10.13 Доклад: “ОБ ЭВОЛЮЦИИ ВОЗМУЩЕНИЙ В АТМОСФЕРЕ ЗЕМЛИ, ВЫЗВАННЫХ ДВИЖЕНИЕМ ЧЕЛЯБИНСКОГО БОЛИДА”
чл-корр РАН, д. ф-м.н, профессор А. С. Холодов (Институт автоматизации проектирования РАН, Московский физико-технический институт)
25.04.13

Доклад: МОДЕЛИ ГЛОБАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
Докладчики: чл-корр РАН, д. ф-м.н. Мареев Е.А., к. ф.-м. н. Калинин А.В. , Институт прикладной физики РАН
Глобальная электрическая цепь (ГЭЦ) – уникальный природный объект, связывающий воедино области тропосферы и нижней ионосферы. Поэтому состояние ГЭЦ непосредственно отражает как состояние климатической системы Земли, так и влияние факторов космического окружения. Общим направлением моделирования ГЭЦ является развитие самосогласованных моделей, способных учитывать функционирование основных источников цепи (включая грозовые облака, мезомасштабные конвективные системы, ионосферное динамо, магнитосферную конвекцию), нестационарные эффекты (включая разряды в тропосфере и средней атмосфере), неоднородность распределения проводимости, в том числе связанную с возмущениями потоков космических лучей, высыпаниями энергичных частиц, выбросами аэрозольных частиц и радиоактивности. В докладе дан обзор существующих моделей ГЭЦ и перспектив их развития. Приведены формулировки как стационарной, так и нестационарной задач в терминах полей и в терминах потенциала, обсуждается их корректность. При некоторых предположениях относительно проводимости получен ряд аналитических соотношений, в том числе формулы, явно выражающие ионосферный потенциал через параметры задачи. Приведены примеры численных расчётов с помощью программного комплекса, построенного на основе обобщённых формулировок стационарной и нестационарной задач.

11.04.13 Доклад: “АНСАМБЛЕВАЯ АССИМИЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ИОНОСФЕРЫ”
Авторы: к.ф-м.н. Хаттатов В.У., аспирант >Соломенцев Д.В., аспирант Титов А. А., ФГБУ Центральная аэрологическая обсерватория.
Докладчик: Соломенцев Дмитрий Валентинович, ФГБУ ЦАО
Место проведения Семинара: ФГБУ “ИПГ”, г. Москва, ул. Ростокинская, д.9, конференц-зал на 5-ом этаже
Аннотация. В докладе будет представлена  новая ансамблевая ассимиляционная модель ионосферы, позволяющая рассчитывать текущие значения  основных параметров ионосферы (трехмерные пространственно-временные распределения концентраций электронов и основных ионов в области высот 200 – 800км), а так же значения ExB-дрейфа и скоростей нейтральных ветров. Получены данные о долготной структуре поля общего содержания электронов в ионосфере в слое  100-500 км в экваториальной области, позволяющая оценить влияние атмосферных приливов на ионосферу. Оценены возможности модели для мониторинга состояния ионосферы в условиях сильного геомагнитного возмущения Проведена оценка точности ансамблевой ассимиляционной модели при расчете не наблюдаемых параметров ионосферы. Приведены сравнения данных суточного хода критической частоты в ионосфере, рассчитанных по ансамблевой ассимиляционной модели, с данными сетевых измерений этого параметра с помощью ионозондов на территории Российской Федерации. Выполнены сравнения данных о пространственно-временных распределениях концентрации электронов  в ионосфере, рассчитанных по ансамблевой ассимиляционной модели, с данными измерений системой COSMIC/FORMOSAT-3. Проведены сравнения рассчитанных с помощью ассимиляционной модели  параметров ионосферы ( пространственно-временная изменчивость концентраций электронов, ионов, температуры электронов и ионов с данными измерений радаром некогерентного рассеяния).
28.03.13 Доклад: “Глобальная полуэмпирическая модель ионосферы и плазмосферы Земли@
Докладчик: А.В. Тащилин, к.ф.-м.н., Институт  солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН, А.Н.Ляхов, к.т.н., Институт динамики геосфер РАН
Аннотация доклада: В докладе представлена глобальная модель ионосферы и плазмосферы предназначенная для расчета параметров тепловой плазмы на высотах от 40 км до расстояний в несколько радиусов Земли. В первой части доклада обсуждаются алгоритм и численные методы решения основных уравнений, дополнительные условия и входные данные модели E-,F2-слоев ионосферы и плазмосферы. Для иллюстрации работоспособности модели приведены результаты решения ряда задач физики ионосферы и распространения радиоволн на основе данной модели. Во второй части доклада представлена численная модель D-слоя ионосферы Земли. Представлены экспериментальные результаты, доказывающую неадекватность существующих эмпирических моделей нижней ионосферы и средней атмосферы для решения задач распространения радиоволн. Обсуждаются основные направления развития модели, концепция вероятностно-статистической модели ионосферы и общие методологические проблемы, возникающие при попытке использовать глобальные модели для идентификации физических механизмов развития ионосферных возмущений.
14.03.13 Доклад: “Трехмерная модель общей циркуляции термосферы”
Докладчик: Д.В. Кулямин
Авторы: ак. В.П. Дымников (ИВМ РАН, МФТИ ГУ, ФГБУ ИПГ им. ак. Е.К. Федорова), к.ф.-м.н. Д.В. Кулямин (НИВЦ МГУ им. М.В. Ломоносова, ФГБУ ИПГ им. ак. Е.К. Федорова)
Аннотация. В докладе представлена новая глобальная трехмерная модель общей циркуляции термосферы Земли (для высот от 90 км до 500 км) с высоким пространственным разрешением, разработанная на основе тремогидродинамической модели нижней атмосферы ИВМ РАН. В модели использованы простые приближения расчета солнечной радиации, ион-нейтрального взаимодействия при заданном состоянии ионосферы. Приведено описание численного алгоритма модели. Показано, что построенная модель с удовлетворительной точностью воспроизводит основные особенности общей циркуляции термосферы.