Научный руководитель: Рашит Ахметзиевич Ибраев, д.ф.-м.н., чл.-корр. РАН

Сектор занимается разработкой совместной модели океана и морского льда на базе вихреразрешающей модели океана ИВМ-ИО и модели морского льда CICE. Совместная модель, объединенная с моделью атмосферы SL-AV, составляет ядро создаваемой сотрудниками лаборатории Модели гидрометеорологических процессов Арктического региона высокого пространственного разрешения для прогноза погоды, ледовой обстановки и состояния океана. Эта задача признана мировым сообществом одним из актуальных необходимых элементов прогресса в области прогнозирования компонентов Арктичеcкой системы (WMO Polar prediction project Implementation plan, 2013, p.15, http://polarprediction.net).

Модель океан ИВМ-ИО – первая в России глобальная модель Мирового океана с разрешением 0.1 градуса. Полная система уравнений трёхмерной динамики океана в приближениях Буссинеска и гидростатики аппроксимирована в модели методом конечных объёмов на сетке типа B. На вертикальной оси используются z-координаты. Описание баротропной динамики выполняется с помощью двумерной системы уравнений мелкой воды. Для вертикального перемешивания используется параметризация Манка-Андерсона. Поверхность раздела воздух-вода – свободная, с явным описанием потоков воды, тепла, соли и импульса по модели пограничного слоя NCAR. За исключением вертикального турбулентного перемешивания все процессы описаны с помощью явных численных методов. Благодаря этому стало возможным естественное распараллеливание модели с применением метода двумерной декомпозиции области. Численные эксперименты показали эффективную масштабируемость модели на различных суперкомпьютерах с использованием до 32 тысяч процессорных ядер. Модель успешно прошла верификацию по протоколам международных экспериментов программы CORE.

Для объединения моделей атмосферы, океана, морского льда и суши сотрудниками сектора разработан программный комплекс совместного моделирования (каплер), позволяющий оптимизировать взаимодействие различных компонентов совместной модели. Средства каплера позволяют реализовывать модели на вложенных сетках (телескопизацию), алгоритмы усвоения данных наблюдений и прочие сложные программные элементы.