Численное моделирование динамики атмосферных процессов с учетом влияния орографии Кадыров, Ташпулат Таджибаевич

Введение к работе

Актуальность работы.

Хорошо известно что, математическое моделирование процессов естествознания состоит из следующих составляющих

1. Физический объект и динамика его развития;

2. Адекватная объекту математическая модель ;

3. Способ решения модели;

4. Программирование;

5. Анализ результатов экспериментов и новые знания об объекте исследований;

Из всего многообразия физических объектов и механизмов их формирования в атмосфере центральными на наа взгляд являются:

а) процесс развития атмосферных циклонов;

б) процесс атмосферной неустойчивости;

в) атмосферная турбулентность;

г) динамические процессы в горах и влияние подстилаю-'-
щей поверхности на атмосферные потоки;

д) атмосферные фронты и фронтогенез;

е) взаимодействие атмосферы и океана.

В диссертации основное внимание уделено изучению динамических процессов, происходяици в горных регионах, и влиянию подстилающей поверхности на атмосферные потоки.

Изучению влияния' орографии на атмосферные процессы в настоящее времл уделяется пристальное внимание многих исследователей; Это естественно, поскольку динамические процессы в горах во многом отличаются от аналогичных процессов над низменностью.

На сегодняшішй день основным способом изучения процессов над горными массивами является развитие методов математического моделирования.

Как известно, динамические процессы в атмосфере описываются нелинейной системой уравнений в частных производных, где . основными искомыми функциями являются ветер, температура и геопотенциал U.V.T и Ф. Известно, что данная система уравнений япляется сложной, и аналитический путь ее решения еще не найден.

Существует также и другая проблема, связанная с включением орографии в гидродинамическую модель. Прямое включение орографии в численную модель часто приводит к взрыву решения. Поэтому орография Земли предварительно сглаживается.

На сегодняшний'день нет единой методологии подготовки орографии. Во, многом это зависит от конкретной задачи.

Целью диссертации является разработка алгоритма и комплекса программ, являющихся интегрироваїшой средой для решения задач динамики атмосферных процессов, исследование влияния орографии Земли на динамику атмосферных процессов.

Основные задачи исследования: а) на базе модели уравнений мелкой воды исследовать механизм определения мгновенного напряженного состояния атмосферы, вызванной влиянием набегающего потока на орографию; 0) на базе региональной модели, предназначенной для исследования динамических процессов над Средней Азией, изучить характеристики атмосферного потоке над сложными горными массивами, каким является регион Средней Азии; в) создание комплекса программ для реализации разработанных алгоритмов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в

в следующих результатах:

- проведены исследования по изучению стационарного от
клика' атмосферы на орографические возмущения и показано,
что возмущения в ряде случаев имеют тенденцию к расщепле
нию и распространяются на юг за горой.

развит комплекс программ и алгоритмов, позволяющих быстро и эффективно исследовать динамические процессы і атмосфере. На решении конкретных задач продемонстрироваш жизнеспособность разработанного комплекса программ.

исследованы динамические процессы в атмосфере і регионах со сложной орографией Земли.

Достоверность результатов обеспечивается строгосты;

постановки задач, использованием известных математически) методов их решения и сравнением получ?нных результатов с рэальными данными и с результата?,;;: других авторов.

-*-

Практическая ценность работы состоит в разработанном комплексе алгоритмові программ, позволяющих вести исследования гидродинамических процессов в атмосфере. Часть программ используется студентами старших курсов при подготовке курсових и дипломных работ.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены на Всесоюзной конференции молодых ученых Сибири и Дальнего Востока( Новосибирск 1988г.), на семинаре лаборатории "Математического моделирования" Института Кибернетики АН ГУз( Ташкент 1988г.), на международной конференции "Механика и ей применение^и( Ташкент 1993г.), на семинаре кафедры " ЭВМ и программирования"( Ташкент 1990-92гг), на об'единённом семинаре кафедр "Информатики- и прикладного программирования", "Математического обеспечения вычислительных и автоматизированных систем", "Вычислительная математика и математическое моделирование"( Ташкент 1997).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 научных статей, одна статья депонирована в УзНИШГШ республики Узбекистан, опубликовано два тезиса докладов на международных конференциях. Результаты исследований содержатся также в отчётах кафедры "Информатики и прикладного программирования" Ташкентского госуниверситета.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из вве-