Версия для печати

О лаборатории

Лаборатория численных экспериментов по динамике океана
Санкт-Петербургский филиал ИО РАН

Б.А. Каган
Б.А. Каган
Д.А.Романенков
Д.А.Романенков

Лаборатория численных экспериментов по динамике океана берет свое начало с создания в 1973 г. Ленинградского Отдела Института океанологии им. П.П. Ширшова АН СССР (ИО АН), который был преобразован в Отдел из лаборатории математического моделирования циркуляции океана и атмосферы ИО АН. Лабораторию возглавил д.ф.-м.н. Борис Абрамович Каган. С начала 70-х гг. прошлого столетия усилия специалистов Лаборатории были сконцентрированы на решении задач геофизической гидродинамики океана с применением математических, в том числе численных гидродинамических моделей. С 2014 г. по настоящее время Лабораторий руководит к.г.н. Д.А. Романенков.

Состав Лаборатории:

Завершенные исследования:

  • Моделирование поверхностных и внутренних приливов в Северном Ледовитом океане
  • Влияние пространственной неоднородности гидродинамической шероховатости морского дна на динамику и энергетику приливов в окраинных морях и прибрежных водах. 
  • Спектральный метод численного решения негидростатических гидродинамических моделей с открытой границей.
  • Моделирование негидростатической прибрежной гидродинамики при береговых разрушениях.
  • Моделирование нелинейных внутренних волн в Белом море.
  • Метрологическая модель акустических измерителей течения, уровня и ветрового волнения с учетом влияния локальной неоднородности гидрофизических полей океана.

Новые направления исследований:

  • Моделирование поверхностных и внутренних приливов в Баренцевом и Карском морях.
  • Приливные изменения климата Арктических морей.
  • Развитие негидростатических моделей проливов и регионов шельфа Мирового океана.

В рамках этих направлений предполагается исследовать пространственную структуру диссипации бароклинной приливной энергии и связанного с ней коэффициента диапикнической диффузии в Баренцевом и Карском морях. Будут получены карты динамических и энергетических характеристик поверхностных и внутренних полусуточных приливов в Баренцевом и Карском морях. Будет произведено сравнение коэффициентов турбулентной диффузии при комбинированном (ветровом + термохалинном) и суммарном (комбинированном + приливном) форсингах.

Результаты сравнения послужат основой для оценки вклада приливов в формирование регионального климата морских систем. Будет развит метод построения надежных и адекватных моделей динамики и гидрологии регионов Мирового океана с выраженной морфометрией. Естественный подход к решению полной негидростатической задачи в таких регионах заключается в выделении подобластей негидростатики и их склейки с решением гидростатических, примитивных, уравнений в более обширной расчетной области.

Реализация таких моделей с сеточной детализацией, допускающей разрешение тонкой вертикальной структуры гидрофизических полей, необходимого для понимания природы их флуктуаций и приложений, связанных с процессом вертикального перемешивания и распространения концентраций органики, минеральных взвесей и радиоактивных веществ, требует параллельных вычислений. Разработанный подход будет использован для моделирования негидростатической динамики и гидрологии в отдельных проливах, проливов архипелагов и регионов шельфа Мирового океана. Будет выполнена оценка качества моделирования.

Выполняемые проекты:

  • «Явления и процессы приливного арктического моря в субмезомасштабном интервале изменчивости». Грант РФФИ 15-05-04639а, 2015-2017 гг. (Романенков Д.А., исполнитель)
  • Проект Фонда Перспективных Исследований «Акватория», 2015-2018 гг., (рук. А.А.Родионов, исполнители Романенков Д.А. и Софьина Е.В.).
  • «Индуцируемая приливами диапикническая диффузия и приливные изменения региональных климатов морских систем на примере Карского моря». Грант РФФИ 17-05-00263a (Рук.- Каган Б.А., И: Софьина Е.В., Тимофеев А.А.).
  • В 2016 году продолжались работы по 2-му этапу договора №2610-2040-11-5 от 11 октября 2012 между ОАО «Газпром» и ИО РАН по НИР: «Исследование методов оптимизации маршрутов морских трубопроводов в ходе их укладки на основе численного моделирования геоситуационных проблем и геоопасностей применительно к проекту «Южный поток». При этом были разработаны рекомендации по выбору маршрутов трасс газопроводов «Южный поток» и «Турецкий поток» с учетом георисков и связанных с ними нештатных ситуаций, возникающих в ходе строительства этих трубопроводов, а также сформулированы рекомендации по преодолению этих ситуаций в процессе работы трубоукладочного судна. Выполнена корректировка отчета по 2-му этапу данной НИР по результатам замечаний экспертизы ПАО «Газпром» (в.н.с. Ковчин И.С).

Сотрудники Лаборатории выступают с докладами на институтских семинарах, ученых советах, российских и зарубежных научно-практических конференциях (в среднем по 8-10 докладов в год). Международное сотрудничество Лаборатории подкреплено выпуском совместных публикацией со специалистами немецкого Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера и кафедрой прикладной физики Кадизского университеа (Кадиз, Испания), а также:

  • Каган Б.А. является профессором кафедры Комплексного управления прибрежными зонами Российского государственного гидрометеорологического университета и членом диссертационного совета по специальности «Океанология» при РГГМУ.
  • Софьина Е.В. является доцентом кафедры Комплексного управления прибрежными зонами Российского государственного гидрометеорологического университета и членом редколлегии журнала «Фундаментальная и прикладная гидрофизика» (индекируется в  SCOPUS,  http://hydrophysics.info/).
  • Ковчин И.С. является профессором кафедры Информационно-измерительных технологий и систем управления Санкт-Петербургского государственного технологического университета растительных полимеров и членом диссертационного совета по специальности «Геоинформатика» при РГГМУ.

Список опубликованных научных статей, монографий и учебных пособий с 2014 г.

  1. Kagan B.A., Sofina E.V. Surface and internal semidiurnal tides and tidally induced diapycnal diffusion in the Barents sea: a numerical study // Continental Shelf Research, 2014, 91, 158–170. (IF WoS 2.115)
  2. Каган Б.А., Софьина Е.В. Моделирование поверхностного полусуточного прилива и его энергетики в Канадском арктическом архипелаге, включая систему водоемов Гудзонова залива // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2014. Т. 7, № 1. С. 47–57. (IF – 0.249).)
  3. Андросов А.А., Вольцингер Н.Е., Вагер Б.Г. Трехмерная модель оползневой динамики // Вестник гражданских инженеров СПб ГАСУ. 2014. № 5(46). С. 122–128. (IF – 0.239)
  4. Kozlov I., Romanenkov D., Zimin A., Chapron B. SAR observing large-scale nonlinear internal waves in the White Sea // Remote Sensing of Environment. 2014. 147. P. 99–107 doi:10.1016/j.rse.2014.02.017. (IF WoS 5.881)
  5. Зимин А. В., Романенков Д. А., Родионов А. А., Жегулин Г. В., Родионов М. А. Экспедиционные исследования короткопериодной изменчивости гидрофизических полей Белого моря в августе 2013 г. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика., 2014. Т. 7, № 1. С.  85 -92. (IF – 0.249).
  6. Sein, D. V. , Koldunov, N. V. , Pinto, J. G. and Cabos, W. (2014) Sensitivity of simulated regional Arctic climate to the choice of coupled model domain  // Tellus A, 66 , p. 23966 . doi:10.3402/tellusa.v66. (IF WOS 1.398)
  7. Зимин А. В., Романенков Д. А., Козлов И. Е., Шапрон Б., Родионов А. А., Атаджанова О. А., Мясоедов А. Г., Коллар Ф. Короткопериодные внутренние волны в Белом море: оперативный подспутниковый эксперимент летом 2012 г. // Исследование Земли из космоса. 2014. № 3. С. 41–55. . (IF – 1.242).
  8. Fofonova, V. , Androsov, A. , Danilov, S. , Janout, M. , Sofina, E. and Wiltshire, K. H. , Paul Overduin (2014) Semidiurnal tides in the Laptev Sea Shelf zone in the summer season // Continental Shelf Research, 73 , pp. 119-132 . doi:10.1016/j.csr.2013.11.010. (IF WOS 2.011)
  9. РябченкоВ.А., В.А. Рыжов, А.С. Аверкиев, В.А. Гриценко, А.Ю. Дворников, Т.Е. Еремина, Е.В. Софьина, М.Б. Шилин. Применение компьютерных технологий на третьем образовательном уровне. Информационно-методическое пособие. СПб.: РГГМУ, 2014. 72 с. (ISBN 978-5-86813-394-7).
  10. Ryabchenko V.A., V.A. Ryzhov, A.S. Averkiev, V.A. Gritsenko, M.B. Shilin, T.R. Eremina, A.V. Isaev, E.V. Sofyina, A.YU. Dvornikov. Computer technolologies for the educational level. Study guide.–St. Petersburg, RSHU, 2014. 68 p. (ISBN 978-5-86813-394-7).
  11. Еремина Т.Р., Софьина Е.В., Дайлидиене И. Оперативная океанография. Учебное пособие. – СПб.: РГГМУ, 2014. 100 с. (ISBN 978-5-86813-399-2).
  12. Eremina Tatjana, Sofina Ekaterina, Dailidiene Inga. OperationalOceanography. Textbook. SPb, RSHU, 2014. 86 p. (ISBN 978-5-86813-399-2).
  13. Родионов А.А., Романенков Д.А., Зимин А.В., Козлов  И.Е., Шапрон Б. Субмезомасштабные структуры вод Белого моря и их динамика. Состояние и направления исследований //Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2014. Т. 7. № 3 С. 29 -41. ((IF – 0.249).
  14. Каган Б.А., Тимофеев А.А. Пространственная изменчивость коэффициента сопротивления и ее роль в динамике и энергетике прилива М2 в Баренцевом и Карском морях // Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2015,т.51, №1. 113-128. (IF – 1.082).
  15. Вольцингер Н.Е., А.А. Андросов. 2015. Моделирование прибрежной гидродинамики, генерируемой оползнем // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. №8 (2). С. 10–21. (((IF – 0.249)
  16. Каган Б.А, Софьина Е.В. Пространственная изменчивость диссипации бароклинной приливной энергии и связанной с ней диапикнической диффузии в Баренцевом море // Океанология, 2015, т.55, №1, 26-31. (Импакт-фактор РИНЦ 0.713)
  17. Каган Б.А., Софьина Е.В. Влияние приливного перемешивания на средние климатические характеристики вод Баренцева моря // Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2015, т.51, №6, 729-740. (IF – 1.082).
  18. Каган Б.А., Тимофеев А.А. Моделирование стационарной циркуляции и полусуточных поверхностных и внутренних приливов в проливе Карские Ворота // Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 2015, т.8, №3, 72-79. (IF – 0.249)
  19. Ванкевич Р.Е., Софьина E.B., Рябченко B.A. Воспроизведение весенне-летней эволюции термохалинной структуры в Финском заливе Балтийского моря на основе трехмерной гидродинамической модели высокого разрешения // Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 2015, 8(2), 3-9. ((IF – 0.249
  20. Зимин А.В., Атаджанова О.А., Романенков Д.А., Козлов И.Е., Шапрон Б. Субмезомасштабные вихри в Белом море по данным спутниковых радиолокационных измерений // Исследование Земли из космоса. 2015. № 6. С. 1–7. (IF – 1.242)..
  21. Зимин А.В., Романенков Д.А., Атаджанова О.А., Родионов А.А., Моисеев А.В. Опыт разработки системы мониторинга короткопериодных процессов и субмезомасштабных структур в Белом море и результаты ее апробации летом 2014 года // Учёные записки РГГМУ, 2015, № 41, с.9-14. (IF – 0.107)
  22. Sidorenko, D. , Rackow, T. , Jung, T. , Semmler, T. , Barbi, D. , Danilov, S. , Dethloff, K. , Dorn, W. , Fieg, K. , Gößling, H. F. , Handorf, D. , Harig, S. , Hiller, W. , Juricke, S. , Losch, M. , Schröter, J. , Sein, D. and Wang, Q. (2015) Towards multi-resolution global climate modeling with ECHAM6–FESOM. Part I: model formulation and mean climate // Climate Dynamics, 44 (3), pp. 757-780.  doi:10.1007/s00382-014-2290-6. (IF WOS 4.708)
  23. Vankevich R.E., Sofina E.V., Eremina T.E., Ryabchenko A.V., Molchanov M.S., Isaev A.V. Effects of lateral processes on the seasonal water stratification of the Gulf of Finland: 3-D NEMO-based model study // Ocean Science Discussions, 2015, 12, 2395–242. (IF WoS 2.232)
  24. Danilov, S. and Androsov, A. (2015) Cell-vertex discretization of shallow water equations on mixed unstructured meshes // Ocean Dynamics, 65 (1), pp. 33-47 . doi:10.1007/s10236-014-0790-x. (IF WOS 1.892)
  25. Вольцингер Н. Е., Андросов А.А. Негидростатическая динамика проливов Мирового океана // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 1. С. 26–40. (IF – 0.249)..
  26. Вольцингер Н.Е., Андросов А.А. Негидростатическая приливная динамика региона с подводной горой // Океанология. 2016. Т. 56, № 4. С. 537–546. (Импакт-фактор РИНЦ 0.713).
  27. Каган Б.А., Софьина Е.В. Приливные изменения регионального климата морской системы: два способа их учета применительно к Баренцеву морю летом // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 1. С. 17–25. (IF – 0.249).
  28. Романенков Д.А., Зимин А.В., Родионов А.А., Атаджанова О.А., Козлов И.Е. Изменчивость фронтальных разделов и особенности мезомасштабной динамики вод Белого моря // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 1. С. 59–72. (IF – 0.249).
  29. Sein D.V., Danilov S., Biastoch A., Durgadoo J.V., Sidorenko D., Harig S. and Wang Q. Designing variable ocean model resolution based on the observed ocean variability // Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 2016. 8 (2), pp. 904–916. DOI: 10.1002/2016MS000650. (IF – 6.417)
  30. Cabos, W. , Sein, D. V. , Pinto, J. G. , Fink, A. H. , Koldunov, N. V. , Alvarez, F. , Izquierdo, A. , Keenlyside, N. and Jacob, D. (2016) The South Atlantic Anticyclone as a key player for the representation of the tropical Atlantic climate in coupled climate models // Climate Dynamics. doi:10.1007/s00382-016-3319-9. (IF WOS 4.708)
  31. Niederdrenk, A. L. , Sein, D. and Mikolajewicz, U. (2016) Interannual variability of the Arctic freshwater cycle in the second half of the twentieth century in a regionally coupled climate model // Climate Dynamics. doi:10.1007/s00382-016-3047-1. (IF WOS 4.708)
  32. Paxian, A. , Sein, D. , Panitz, H. J. , Warscher, M. , Breil, M. , Engel, T. , Tödter, J. , Krause, A. , Cabos Narvaez, W. , Fink, A. , Ahrens, B. , Kunstmann, H. , Jacob, D. and Paeth, H. (2016) Bias reduction in decadal predictions of West African monsoon rainfall using regional climate models           // Journal of Geophysical Research-Atmospheres. doi:10.1002/2015JD024143. (IF WOS 5.6).
  33. Каган Б.А., Софьина Е.В.  Способ учета приливных изменений региональных климатов водоемов на примере безледного Баренцева моря //  Океанология, 2017, том 57, № 2, C. 275–283. (IF=0.693; индексируется в РИНЦ, WoS, Scopus).
  34. Каган Б. А., Тимофеев А. А. Взаимодействие поверхностных полусуточных приливов в Баренцевом и Карском морях // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2017. Т. 10, № 1. С. 5—10. (IF=0.249; индексируется в РИНЦ, WoS, Scopus).
  35. Каган Б. А., Тимофеев А. А. Моделирование поверхностных и внутренних приливов в Карском море // Изв. РАН, Физика атмосферы и океана. 2017. Т. 53, № 2, C.   265–275. (IF = 1.082;  индексируется в РИНЦ, WoS, Scopus).