Вестник МГТУ. 2017, том 20, № 1/2.

Запорожцев И. Ф. и др. Моделирование пространственно-временной изменчивости… 232 за оптимальное время с приемлемой погрешностью. Обоснованные выводы о корректности и эффективности применения математического аппарата для конкретной задачи можно сделать только в том случае, когда результаты являются проверяемыми. В данной статье рассматривается задача моделирования, в которой численная гидродинамическая модель MITgcm 1 [1; 2] калибруется с помощью периодических воздействий, обусловленных атмосферными факторами, и генерирует изменяющееся поле температуры воды на различных глубинах в Таганрогском заливе. Таким образом, можно считать, что решается задача верификации модели по данным in situ с целью принятия решения о возможности ее применения для моделирования, при котором модельные данные будут основным источником информации. Материалы и методы Параметры акватории и источники данных. Для верификации температурных полей, рассчитанных с помощью модели MITgcm, использовались данные двух совместных экспедиций [3] Мурманского морского биологического института (ММБИ) Кольского научного центра РАН и Южного научного центра РАН за периоды: 23 июня – 2 июля и 15–24 сентября 2005 г. Данные о температуре и солености воды, полученные в ходе рейсов, покрывают акваторию Таганрогского залива с дискретностью 2' (4') по широте и 3' (6') по долготе (рис. 1). Такая сетка станций была разработана на этапе подготовки к первой экспедиции специально для решения задач по верификации математических моделей. В районах фронтальных зон дискретность расположения станций выше (2' × 3'), чем на акваториях с более однородным распределением термохалинных характеристик воды (4' × 6'). Гидрологические показатели измерялись с помощью СТД-зонда CTD60M. Инструментальная погрешность значений температуры составляет 0,005 °С. Данные обработаны с помощью программного обеспечения от производителя зонда и осреднены через 0,5 м по глубине. Рис. 1. Станции во время рейса Р1 Fig. 1. P1 cruise stations Проект MITgcm представляет собой программную реализацию численной гидродинамической модели, разработанную на базе Массачусетского технологического университета. Программный комплект создан на языке Fortran; для использования модели необходимо настроить ряд параметров и подготовить несколько входных файлов. Часть входных данных передается до компиляции модели, а часть – в момент запуска. Программные средства MITgcm являются консольными приложениями (не имеют графического интерфейса). Для компиляции модели, формирования, визуализации и анализа результатов необходимо использовать стороннее программное обеспечение [1; 2]. В данной работе моделирование выполнялось для всей акватории Азовского моря, ограниченной 45,2° с.ш., 47,3° с.ш., 34,4° в.д., 39,4° в.д., от поверхностного слоя до дна. Файл батиметрии сформирован на основе продукта GEBCO-2014 30 Arc-Second Grid (http://www.gebco.net ) с коррекцией максимальных глубин in situ по станциям экспедиций. Наибольшая глубина моря – 13,5 м. Доступ к батиметрии в MITgcm осуществляется через файловую переменную bathyFile . Данные реанализа NCEP NOAA, JRA и ERA-Interim, которые обеспечивают атмосферные граничные условия, имеют недостаточное пространственное разрешение для исследуемой акватории, однако подходящих альтернатив, содержащих необходимое количество сведений о форсинге, нет. В работе используются массивы JRA-25 (Japanese 25-year Reanalysis Project, шаг сетки 1,1°), приведенные с шестичасовой дискретностью. Они содержат значения параметров приповерхностного ветра, температуры, влажности нисходящей коротко- и длинноволновой радиации, а также осадков. Ежемесячные климатологические значения речного стока 1 MITgcm User Manual. URL: http://mitgcm.org/public/ r2_manual/latest/online_ documents/manual.pdf.