Океаны: от прогноза к диагнозу - важность оперативной океанологии

океана. Это довольно молодая наука и развивается приблизительно последние 30 лет. Этому способствовал ряд факторов, но одним из главных было то, что приблизительно с начала 90-х годов начались регулярные спутниковые миссии, которые позволяют исследовать поверхность Мирового океана и давать полезную информацию о состоянии океанов. Кроме того, в конце 90-х были запущены автоматизированные буи. Объем информации, которую исследователи получали в ходе замеров, резко увеличился, но даже его было недостаточно, чтобы представлять те процессы, которые происходят, и ответить на вопрос: из чего состоит океан.

Сегодня исследовательские автоматизированные буи находятся практически в каждой точке Мирового океана. Они способны длительное время автономно дрейфовать в океане в соответствии с течениями и при всплытии или погружении измерять определенные физические параметры, после чего через спутники передавать информацию в центры обработки данных.

Для прогнозирования изменения течений, возникновения цунами, приливов и отливов, а также множества других процессов в Мировом океане используются сложные математические модели. Например, сам Мировой океан представлен в виде большого числа с множеством ячеек, для каждой из которых океанографы решают отдельную задачу. При использовании такого подхода выяснилось, что переходя к дискретной среде к набору ячеек от непрерывной сплошной среды мирового океана получится, что все частные производные, которые в этой громоздкой системе уравнений стоят, они превратятся в конечные разности, а уравнения частных производных превратятся в обычные логические уравнения, которые математики уже умеют хорошо решать. Поэтому довольно просто решить набор этих уравнений для каждой из ячейки. Как итог из частных решений можно прогнозировать поведение океана в большем масштабе, экстраполировать эти данные на более обширную среду и понять, как устроен океан.

Создание морского прогноза

Создание морского прогноза выглядит следующим образом. Есть какое-то начальное состояние океана. И имея прогноз атмосферы, того, как будет вести себя ветер того, как будет вести себя потоки тепла, можно прогнозировать состояние океана в будущем. В чем тут сложности? Во-первых, турбулентности, подсеточные процессы. Если их не учитывать, то, через какое то время, можно уйти очень далеко от того, что является реальность. Ошибки могут быть при переходе этих уравнений в частных производных к дискретным уравнениям. Ошибки могут быть и в прогнозе атмосферном, ведь прогноз атмосферы получается таким же образом, как и прогнозы морские. Поэтому при прогнозирование важно знание начального состояния океана, основных наук, математики и компьютерных технологий для проведения сложных расчетов.