Океаны: от прогноза к диагнозу - важность оперативной океанологии
Океаны и моря покрывают 71% поверхности Земли. В воде зародилась жизнь! Океан «управляет» климатом. Поэтому знать его состояние очень важно. Оперативная океанология - наука на стыке многих других. И ее задачи не только прогнозировать. Если катастрофы грядущие, то мы должны сделать прогноз. Если мы имеем много измерений текущего состояния океана/моря, то мы должны сделать диагноз. А что надо сделать чтобы оценить последствия какой-то катастрофы в прошлом (в обозримом прошлом)? Поговорим об этом на лекции.
Комментарии
Поделитесь своими мыслями, используя поле для комментариев выше.
Конспект
Спикер: Артем Мизюк, старший научный сотрудник отдела динамики океанических процессов ФГБУН ФИЦ МГИ, заведующий лабораторией численного моделирования динамики физических и биогеохимических процессов в морских средах, кандидат физико-математических наук.
Лекция про океан Артема Мизюка начинается с обсуждения оперативной океанографии морских прогноз. Океанография или океанология — науки, которые находятся на стыке других наук. В эпоху цифровизации в океанографии довольно большое количество работ, связанных с компьютерными технологиями, с данными и наукой о данных. Океанографы — это математики, физики, географы, химики. В океане большой спектр различных физических и биохимических процессов, поэтому такая широкая специализация океанографов просто необходимость.
Оперативная океанография
Оперативная океанография — наука, которая позволяет в любой момент получить информацию о текущем, будущем и прошедшем состоянии
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.
