| 16. |
Аннотация |
Проект направлен на разработку и верификацию физических моделей морских экстремальных погодных явлений в арктической зоне, обусловленных изменением климата в первой половине XXI века. Изменение климата арктической зоны тесно связано с эпизодами неблагоприятных погодных условий, в частности аномально сильным ветром. С одной стороны, экстремальные циклоны, которые в зимний период вторгаются в арктическую зону из Северной Атлантики, увеличивают потоки тепла и влаги в высокие широты, и вызывают сокращение ледового покрова. С другой стороны, снижение площади морских льдов, вызывает изменение климатологии полярных депрессий (ПД) или полярных мезоциклонов, интенсивных атмосферных вихрей, формирующихся при вторжениях холодного воздуха из центральных районов Арктики или с суши в области океана, свободные ото льда. Сокращение их числа в западном секторе Арктики за счет изменения атмосферной циркуляции сопровождается их появлением над акваториями морей в Восточном секторе Арктики, которые ранее были покрыты льдом. Для арктических штормов типичны интенсивные осадки, резко снижающие видимость, высокие волны и экстремальные штормовые нагрузки, представляющие большую опасность для коммерческого и пассажирского судоходства, а также для нефтедобычи с морских платформ. Подобные эпизоды неблагоприятных погодных условий из-за их быстрого развития плохо предсказуемы современными моделями. В результате выполнения проекта будет предложено многослойное сквозное описание свойств экстремальных явлений погоды в высоких широтах на различных масштабах. При этом будут определены особенности и неизвестные свойства элементарных физических явлений в пограничных слоях атмосферы и океана в условиях низких температур, в том числе с учетом сложной динамики, связанной с образованием брызг и пены при обрушении поверхностных волн при сильном ветре, а также с присутствием осадков и ледового покрова. Будут предложены новые параметризации турбулентных потоков и параметров шероховатости для импульса, тепла и влаги с учетом комплексной реологии, обусловленной многофазностью и фазовыми переходами (испарением и конденсацией, кристаллизацией и плавлением). Будут выявлены особенности поверхностного волнения в условиях Арктики при экстремальном ветре, будет выяснено, как воздействует лед различной сплоченности на поверхностные волны, и при каких условиях волны могут разрушать лед. На основании новых моделей замыкания турбулентности и параметризации турбулентных потоков будут созданы новые инструменты для аппроксимации турбулентности и планетарного пограничного слоя в численных моделях прогноза погоды и климата. Разработанные в проекте параметризации турбулентных потоков и шероховатостей тепла и импульса будут применены для моделирования атмосферных явлений с помощью мезомасштабных моделей циркуляции атмосферы и для оценки климатических эффектов, связанных с экстремальными погодными явлениями в арктической зоне. Новые фундаментальные результаты проекта связаны, прежде всего, с выяснением неизвестных физических свойств мелкомасштабных процессов в условиях низких температур, ответственных за процессы переноса между океаном и атмосферой при сильном ветре. С прикладной точки зрения ожидаемые результаты направлены на улучшение предсказуемости климата Арктики и эпизодов неблагоприятной погоды, а значит, на повышение безопасности освоения Арктики. |