Труды КНЦ вып.32 (ГЕЛИОГЕОФИЗИКА вып. 6/2015(32))

УДК 551.513:551.515.2 К. Г. Орлов, И. В. Мингалев, В. С. Мингалев, В. М. Чечеткин, О. В. Мингалев ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЩЕЙ ЦИРКУЛЯЦИИ АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ ДЛЯ УСЛОВИЙ ЗИМЫ И ЛЕТА Аннотация Представлены результаты моделирования общей циркуляции атмосферы Земли для условий зимы и лета. Созданная авторами модель основана на численном решении полной системы уравнений газовой динамики на трехмерной пространственной сетке с разрешением по горизонту 0.47 градуса. В этой модели учитываются несферичность поверхности Земли и ее рельеф, а также отличие поля тяготения Земли от сферически симметричного поля. В представленной версии модели используется упрощенный способ расчета скорости нагрева- охлаждения атмосферы за счет поглощения-испускания электромагнитного излучения (так называемое релаксационное приближение). Главное внимание уделяется процессам формирования и эволюции крупномасштабных сдвиговых течений в нижней тропосфере, а также процессам развития возмущений в этих течениях, которые приводят к разрушению сдвиговых течений и формированию крупномасштабных циклонических вихрей. Ключевые слова: Полярный геофизический институт, циркуляция атмосферы, циклонические вихри, математическое моделирование. К. G. Orlov, I. V. Mingalev, V. S. Mingalev, V. M. Chechetkin, О. V. Mingalev NUMERICAL MODELING OF THE GLOBAL EARTH'S ATMOSPHERIC CIRCULATION FOR THE WINTER AND SUMMER CONDITIONS Abstract The results of modeling the global circulation of the Earth's atmosphere for the winter and summer conditions are presented. The model, developed by authors, is based on the numerical solution of the complete system of gas dynamics equations in a layer surrounding the Earth globally, with the latitude and longitude steps being equal to 0.47°, and height step being equal to 200 m. The non-sphericity of the Earth and its relief are taken into account in this model. A simplified method of calculation of the rate of heating-cooling air through the absorption-emission of electromagnetic radiation is used in this model. The focus is on the processes of formation and evolution of large- scale shear flows in the lower troposphere, and the processes of development of disturbances in such currents, which lead to the destruction of shear flow and the formation of large-scale cyclonic eddies. Keywords: Polar Geophysical Institute, atmospheric circulation, cyclonic vortices, mathematical modeling. Описание модели Данная модель построена с учетом фазовых переходов водяного пара в микрокаплях воды и частиц льда и с учетом оседания этих капель и частиц льда в поле силы тяжести. Описание подобной модели для ограниченного участка земной поверхности подробно изложено в работе [1]. Область моделирования простирается от поверхности до высоты 95 км на полюсах и до 75 км - на экваторе. В этой модели используется регулярная пространственная сетка в сферических координатах. Шаги сетки составляют 0.470 по горизонту и 200 м - по высоте. На полюсах узлов сетки нет. 140