Крупномасштабная математическая модель пространственно-временной динамики ледяного покрова Японского моря

Ледяной покров (ЛП) Японского моря является звеном цепочки климатообразующих факторов Дальнего Востока. Ее функциональная структура содержит элементы петли обратной связи: с одной стороны, состояние ЛП определяется состояниями атмосферы и гидросферы, а с другой − непосредственно сам ЛП моря оказывает существенное влияние на региональное формирование климата и погоды, термическую структуру вод, пространственно-временное распределение течений и состояния других гидрометеорологических процессов. В качестве физической прослойки между водой и воздухом, вследствие высоких изоляционных свойств и высокого альбедо льда, ЛП ограничивает выхолаживание подстилающих его морских вод. В этой ситуации сохраняется их теплозапас (температура глубинных слоев воды может даже повышаться из-за притока в них донных теплых вод), который участвует в ограничении роста площади ЛП. И если феноменологическая картина годового цикла эволюции ЛП представляется вполне ясной и достаточно понятной, то соответствующие математические модели имеют определенный фрагментарный характер описания последовательности ее отдельных стадий. Так, для представления стадий формирования, зрелого состояния ЛП и его разрушения обычно используются не согласованные между собой различные типы моделей.

Разработка подобных моделей обычно выполнялась для изучения дрейфа морского льда. Решению же вопросов параметризации начальной и конечной стадий эволюции морского ЛП, его таяния не уделяется должного внимания, и, как правило, оно отсутствует. Такая же ситуация отмечается и для представления эволюции припая в прибрежных районах моря. Не изучены процессы дробления ЛП, когда из исходной льдины образуется некоторое число ее прямых «потомков». При этом отсутствует количественное представление процессов торошения льдов в прибрежных районах моря. Следует особо отметить отсутствие методик параметрической идентификации существующих моделей и оценки их адекватности.

Актуальность решения указанных проблем для ЛП Японского моря обусловлена потребностями составления научно обоснованного прогноза его состояний. Подобные прогнозы требуются для обеспечения безопасности жизнедеятельности населения в прибрежных районах моря и безопасности мореплавания, комплекса работ по освоению выявленных на шельфе моря месторождений нефти и газа, промысловых работ освоения биоресурсов, развития и эксплуатации транспортных коммуникаций, гидротехнического строительства и т.д. Значительный интерес к исследованию ЛП Японского моря вытекает из особенностей его физико-географического положения: из дальневосточных морей оно является относительно закрытым, что обусловливает плавный характер эволюции его покрова. Поэтому ЛП может служить удобным природным полигоном для разработок комплексных математических моделей взаимодействия в системе атмосфера − ледяной покров − океан и оценки их адекватности. <...>