XXIV.B.107
Вариационная ассимиляция разнородных данных наблюдений в модели динамики Черного моря
Пармузин Е.И. (1,2), Агошков В.И. (1,2), Захарова Н.Б. (1)
(1) Институт вычислительной математики им. Г.И. Марчука Российской академии наук, Москва, Россия
(2) МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет вычислительной математики и кибернетики, Москва, Россия
Метод сопряженных уравнений в задачах вариационной ассимиляции данных [1] активно развивается в последние десятилетия и используется в различных областях математической физики и её приложениях. Особое место метод занимает при решении широкого класса обратных задач, описываемых сложными математическими моделями. Идея метода состоит в том, что для исходной системы уравнений строится сопряженная система и поставленная проблема изучается с использованием решений прямой и сопряженной задачи.
В настоящем исследовании сопряженное уравнение возникает в системе оптимальности для решения задачи вариационной ассимиляции данных наблюдений. Система оптимальности состоит из прямого уравнения, сопряженного уравнения и уравнения для управления. В настоящей работе управлением является поток тепла на границе воздуха с морем, а также правая часть уравнения (форсинг), которые входят в функционал стоимости [2]. В качестве данных наблюдений, участвующих в процедурах ассимиляции данных, выступают среднесуточные данные температуры поверхности моря (ТПМ), полученные с портала Copernicus на основе обработки спутниковых данных, и трехмерные данные профилей температуры и солености с недельным осреднением.
Результаты расчетов по модели с включенным модулем усвоения данных сравниваются со среднесуточными данными наблюдений ТПМ, полученными со спутников SNPP (радиометр VIIRS), Aqua и Terra (спектрорадиометр MODIS), предоставленными сервисом «ЦКП «ИКИ Мониторинг» [3]. Численные расчеты сроком на один год проводились по численной модели INMOM, разработанной в ИВМ РАН для акватории Черного и Азовского морей [4]. По результатам численных экспериментов можно заключить, что комбинация различных источников данных в процедуре вариационной ассимиляции позволяет достаточно точно воспроизводить термохалинную структуру вод в исследуемой акватории и, как следствие, повысить точность моделирования основных термодинамических характеристик изучаемой системы.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 26-11-00355,
https://rscf.ru/en/project/26-11-00355/
Ключевые слова: данные наблюдений со спутников, трехмерные профили температуры, вариационная ассимиляция данных, численная модель, сопряженные уравнения, система оптимальности
Литература:
- Shutyaev V. P.; Zalesny V. B., Agoshkov V. I., Parmuzin E. I., Zakharova N. B. Four-Dimensional Variational Data Assimilation and Sensitivity of Ocean Model State Variables to Observation Errors // J. Mar. Sci. Eng. 2023. V. 11. No. 6. P. 1253–1275. DOI: 10.3390/jmse11061253.
- Захарова Н.Б., Пармузин Е.И., Фомин В.В., Шутяев В.П., Лезина Н.Р. Верификация результатов расчетов модели морской циркуляции INMOM для Черного моря c вариационной ассимиляцией температуры по данным буев ARGO // Метеорология и Гидрология. 2026. Т. 51, № 4. С. 299-307.
- Proshin A. A., Burtsev M. A., Balashov I. V., Loupian E. A., Radchenko N. V., Sychugov I. G. ”IKI-Monitoring” shared use Сenter support and development – possible solutions // Problems in Remote Sensing of the Earth from Space. 2020. V. 17. No. 6. P. 51–55. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-6-51-55.
- Гусев А.В., Дианский Н.А., Фомин В.В., Володин Е.М., Залесный В.Б. Модель циркуляции океанов и морей INMOM: от истоков до наших дней // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2025. Т. 61. № 3. C. 305-323. doi: 10.31857/S0002351525030038
Технологии и методы использования спутниковых данных в системах мониторинга