| Название НИОКТР |
Механизмы генерации и эффекты вторичных акустико-гравитационных волн в средней и верхней атмосфере: прямое численное моделирование
|
| Аннотация |
Проект связан с решением фундаментальных проблем динамических взаимодействий слоев атмосферы через распространения акустических и внутренних гравитационных волн (АВ и ВГВ) и их тепловых и динамических воздействий. Такие волны играют важную роль в изменениях погоды и климата атмосферы от тропосферы до околоземного космического пространства. Значительное внимание в последнее время уделяется исследованию так называемых вторичных волновых мод. Обсуждаются два механизма генерации вторичных волн: во-первых, нелинейные взаимодействия, во-вторых, пространственная и временная неоднородность волновых ускорений и притоков тепла , создаваемых при диссипации первичных АВ и ВГВ, распространяющихся от атмосферных источников. Имеющиеся в литературе оценки показывают, что вторичные волны могут передавать среднему потоку импульс и энергию, сопоставимые и даже превосходящие воздействие первичных АВ и ВГВ, генерируемых тропосферными источниками.
Конкретной целью проекта является исследование механизмов генерации и эффектов вторичных мод АВ и ВГВ в атмосфере. Для получения результатов, имеющих мировой приоритет в проекте будет применена уникальная трехмерная негидростатическая нелинейная модель численного прямого моделирования распространения и разрушения нелинейных АВ и ВГВ в атмосфере на высотах от земной поверхности до термосферы. Для повышения устойчивости модели планируется усовершенствовать алгоритмы и компьютерные коды модели с использованием нового обобщенного функционала волновой энергии для нелинейных уравнений для более точного соответствия принципу неотрицательного производства и прироста энтропии. Также будет повышена точность расчетов и обеспечено соответствие результатов численного моделирования выводам имеющейся теории слабонелинейных солитонов, которые должны возникать при распаде ВГВ. Это сделает модель наиболее устойчивой и проверенной в мире, что позволит корректно моделировать процессы разрушения волн, генерации вторичных волновых мод и воздействия волн на среднюю и верхнюю атмосферу. Будут также разработаны алгоритмы и блоки программ для определения характеристик моделируемых волн отдельно для АВ и ВГВ составляющих, а также для разделения спектров первичных и вторичных АВ и ВГВ с использованием многомерного спектрального анализа результатов численного моделирования, которые решают проблему, непреодолимую во многих предыдущих исследованиях.
Указанные преимущества модели позволят получить ряд принципиально новых результатов о механизмах генерации и эффектах вторичных волн. В частности, получить новые данные о формировании универсальных спектров вторичных АВ и ВГВ во время переходных процессов при «включениях» и «выключениях» волновых источников в атмосфере, а также при различных градиентах фоновой температуры и ветра в областях конвективных, динамических и сдвиговых неустойчивостей. Одним из результатов работы будут рекомендации для совершенствования схем учета вторичных АВ и ВГВ и их динамических и тепловых воздействий в моделях общей циркуляции и климата средней и верхней атмосферы.
Численное моделирование обеспечит принципиально новые результаты об эволюции спектров АВ и ВГВ в условиях сильной нелинейности, когда аналитические подходы не применимы. Эти приоритетные результаты, соответствующие мировому уровню, принципиально важны не только для физики атмосферы, но и для геофизической гидродинамики в целом, поскольку аналогичные взаимодействия нелинейных волн происходят в океане, на Солнце и в других геосферах. Полученные новые пакеты алгоритмов и блоки компьютерных программ найдут практическое применение при разработке параметризаций динамического и теплового воздействия АВ и ВГВ. Результаты расчетов предполагается применить для интерпретации наблюдений атмосферных волн и турбулентности с помощью МСТ и метеорных радаров, вариаций ночных свечений, аэростатов и других наземных и спутниковых методов.
Результаты проекта будут опубликованы не менее чем в 9 статьях в научных журналах, цитируемых в Web of Science, Scopus и RSCI.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
True
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
21000.0
|
| Дата начала |
2025-05-29
|
| Дата окончания |
2027-12-31
|
| Номер контракта |
25-17-00166
|
| Дата контракта |
2025-05-29
|
| Количество отчетов |
3
|
| УДК |
550.385.21
|
| Количество просмотров |
7
|
| Руководитель работы |
Гаврилов Николай Михайлович
|
| Руководитель организации |
Лебедева Елена Витальевна
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
—
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-06-17 13:31:03 UTC, 2025-08-07 08:27:36 UTC
|
| ОКПД |
Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области физики
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
средняя и верхняя атмосфера; солитоны; вторичные волны; разрушение волн; акустико-гравитационные волны
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
37.15.19 - Приливы, акустико-гравитационные волны
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Геохимия и геофизика
|
| Приоритеты научно-технического развития |
з) объективную оценку выбросов и поглощения климатически активных веществ, снижение их негативного воздействия на окружающую среду и климат, повышение возможности качественной адаптации экосистем, населения и отраслей экономики к климатическим изменениям;
|
| Регистрационные номера |
—
|
