Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Модели общей циркуляции планетных атмосфер

Модели общей, или глобальной, циркуляции (МГЦ, англ. General Circulation Models, GCM) — наиболее мощный метод теоретического исследования атмосфер планет, включая Землю. Эти модели базируются на численном решении уравнений газовой динамики, геофизической гидродинамики, переноса излучения, кинетических уравнений, приближенно описывающих реальные движения воздушных масс, преобразование и перенос энергии и вещества, образование облаков и аэрозолей, осадки и другие процессы в атмосферах. Для получения численных решений столь сложных задач используются мощные суперкомпьютеры и современные методы параллельного программирования. Наша группа активно применяет технологии расчетов при помощи графических ускорителей, благодаря которым производительные вычисления стали доступны не только крупным научным центрам и национальным лабораториям, но и сравнительно небольшим независимым университетским научным группам.


Все процессы, происходящие в планетных атмосферах, так или иначе связаны с движением воздушных масс. В глобальном масштабе эти движения определяют перенос тепла, пассивных примесей — воды, пыли, малых составляющих. Современные исследования планетных атмосфер невозможно представить без детального трехмерного моделирования.


Модель общей циркуляции представляет собой сложный программный комплекс, включающий, как правило, десятки модулей, сотни подпрограмм и гигабайты исходных данных. Модель состоит из нескольких блоков, ответственных за отдельные классы физических процессов. Основой любой модели является динамическое ядро — программный блок, описывающий движение воздушных масс и основанный на численном решении уравнений геофизической гидродинамики либо газовой динамики. Кроме того, динамическое ядро модели ответственно за расчет переноса пассивных примесей воздушными потоками. Именно динамическое ядро определяет точность, с которой модель описывает температурный режим и динамику реальной атмосферы, спектр волн и возмущений, которые она способна воспроизвести, а также требования к вычислительным средствам, на которых модель может быть реализована.


Кроме динамического ядра, модель планетной атмосферы содержит физические блоки, описывающие ключевые процессы в атмосфере в рамках термодинамических условий, заданных динамическим ядром. Выходные данные этих блоков, например о тепловом режиме атмосферы или о взаимодействии с поверхностью, в свою очередь, используются динамическим ядром. К таким блокам относятся:



Как аэрозольный, так и фотохимический блоки часто приводят к жестким системам кинетических уравнений, требующим применения специальных методов решения.


В лаборатории ИСПАВР разрабатыватся модели общей циркуляции атмосфер Марса, Венеры и Титана.


Марс


Модель общей циркуляции атмосферы Марса разрабатывается совместно группой Института исследований Солнечной системы им.Макса Планка в г.Катленбург-Линдау (Германия). Модель основана на спектральном динамическом ядре KMCM.


При помощи модели исследуется влияние стационарных планетарных вол на климат. Разрабатывается модель гидрологического цикла Марса на ее основе.


wave3.gif


Стационарная волна-3 в подавленном полярном вихре Марса в момент перестройки режима циркуляции от солнцестояния к равноденствию (Ls = 145°). Цветом обозначена скорость среднего зонального потока.


Венера


Модель общей циркуляции атмосферы Венеры разрабатывается совместно c группой из Полярного геофизического института Кольского научного центра РАН в г.Апатиты Мурманскойобл. Отличительной особенностью модели является негидростатическое динамическое ядро. В отличие от большинства моделей общей циркуляции, динамическое ядро модели решает полную систему уравнений газовой динамики, а не упрощенные уравнения метеорологии. При помощи модели удалось воспроизвести переход от суперротации к подсолнечно-противосолнечной циркуляции и полярный вихрь, который наблюдается на Южном полюсе Венеры аппаратом Venus Express.


horizontalvelocity.gif


Горизонтальная составляющая скорости ветра на высоте 117.5км по результатам моделирования. Сложная картина возникает в результате наложения зональной суперротации, подсолнечно-противосолнечной циркуляции и гравитационных волн, амплитуда которых растет с высотой.


verticalvelocity.gif


Вертикальная составляющая скорости ветра в Южноп полушарии Венеры на высоте 65км по результатам моделирования. Компактная структура вблизи Южного полюса соответствует полярному вихрю и по динамике аналогична «глазу» тайфуна. В центре «глаза» движение воздушных масс направлено вниз, в опоясывающей его «стенке» — вверх.


Титан


Негидростатическая модель также применяется для моделирования полярных вихрей на Титане, которые наблюдаются аппаратом «Кассини».


При существенном различии в физических условиях на Венере, Марсе и Титане динамические процессы в их атмосферах подчиняются общим закономерностям. Внешнее сходство полярных вихрей на Венере и на Титане, возможно, отражают общую их природу.


verticalvelocityTitan.gif


Вертикальная компонента скорости воздушных потоков в Южном полушарии Титана в период после осеннего равноденствия. Широта подсолнечной точки 20°N.

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика