ИСТИНА

В проекте планируется исследование экстремальных метеорологических явлений (аномалий скоростей ветра, температуры, осадков), вызывающих каскад опасных явлений в других средах. На морской акватории это ветровое волнение, на побережье - штормовые нагоны, на суше - эрозионные процессы. Целью данной работы является создание комплекса моделей экстремальных гидрометеорологических явлений и решение на этой основе фундаментальной научной задачи, заключающаяся в описании статистических свойств экстремумов, определении их генезиса и механизмов проявления. Для анализа взят регион Карского моря и прилегающего арктического побережья. Выбор только одного района обусловлен, прежде всего, несомненным интересом к этой территории, но также и соображениями реализуемости проекта (поскольку решение такой задачи требует огромных компьютерных ресурсов), а также тем, что в Карском море, в силу его естественной изолированности, формируется собственный волновой режим (не контролируемый, как, например, Баренцево море, приходящей из Атлантики зыбью). Основой для работы послужат данные многолетнего (30-летнего) архива метеорологических данных, которые будут рассчитаны на основе технологии суперкомпьютерного моделирования атмосферных процессов с высоким пространственным разрешением для акватории Карского моря и прилегающих районов суши. Для достижения этой цели будет использована мезомасштабная региональная негидростатическая модель COSMO-CLM, являющаяся климатической версией модели COSMO (официальной оперативной модели Гидрометцентра России: www.cosmo-model.org). Данная модель широко применяется членами сообщества CLM-Community (включая и авторов проекта) [http://www.clm-community.eu]. Эти данные позволят провести полноценный статистический анализ экстремумов метеорологических величин, а также послужат входной информацией для расчетов характеристик ветрового волнения и штормовых нагонов над морской акваторией и эрозионных процессов на суше (полуострове Ямал).

In the project it is planned to study extreme meteorological phenomena (anomalies of wind velocities, temperature, precipitation), causing a cascade of dangerous phenomena in other environments. On sea surface this is a wind waves, on the coast it is storm surges, on land this is erosion processes. The aim of this work is to develop a complex of models of extreme hydrometeorological phenomena and to solve on this basis a fundamental scientific problem, which consists in describing the statistical properties of extrema, determining their genesis and mechanisms. For the analysis, the region of the Kara Sea and the adjacent Arctic coast are taken. The choice of only one region is due to the undoubted interest in this territory. In addition, considerations of the feasibility of the project played a role (since the solution of such a problem requires huge computer resources). Besides, due to isolation of the Kara Sea, its own wave regime is formed over the sea surface (it is not controlled by the swell coming from the Atlantic). The basement for the work will be the long-term (30-year) archive of meteorological data that will be calculated on the basis of supercomputer modeling of atmospheric processes with high spatial resolution for the Kara Sea and adjacent land areas. To achieve this, a mesoscale regional non-hydrostatic model of COSMO-SLM will be used. This is the climate version of the COSMO model (the official operational model of the Russian Hydrometeorological Center: www.cosmo-model.org). This model is widely used by members of the CLM-Community (including the authors of the project) (http://www.clm-community.eu). This information will allow to investigate the extremes of meteorological characteristics and to serve as input data for calculating the characteristics of wind waves and storm surges over the sea area and erosion processes on land (the Yamal Peninsula).

• Высокодетализированная по пространству и времени информация о текущих гидрометеорологических условиях в регионе Карского моря, которая может быть использована для оценки и проектирования различных объектов арктической инфраструктуры, функционирования Северного морского пути, что особенно актуально в связи с растущими перспективами развития и освоения Российской Арктики. • Эта информация будет использована в качестве входных данных для моделирования характеристик волнения, течений, зон затопления, а также для расчета эрозионных явлений на суше. • Эта информация может быть предоставлена для проведения различных исследований: динамики ледового покрова, прибрежных экосистем и др. • Будет определен генезис экстремальных явлений в атмосфере Арктики в различные сезоны: развита статистическая модель случайного процесса, характеризующего явление, исследована атмосферная циркуляционная система, приводящая к возникновению данного явления. • Будут определены экстремальные характеристики ветрового волнения, развита статистическая модель случайного процесса, характеризующего явление • Будет выявлена пространственно-временная изменчивость штормовых нагонов, а также дана оценка вклада каждого фактора в формирование высоты нагона - ветра, атмосферного давления и ветрового волнения • Будут выявлены области максимального риска развития опасных эрозионных и термоэрозионных процессов, в том числе катастрофического характера, на территориях значительного антропогенного воздействия на ландшафты криолитозоны. Для отдельных ключевых объектов будет рассчитана эволюция морфологии конкретных оврагов в зонах существенного нарушения растительного покрова.

Авторы Проекта обладают обширным опытом использования региональной климатической модели COSMO-CLM, работая с различными её версиями, являются членами сообщества по развитию модели COSMO (CLM-Community). В ходе работы с моделью авторы Проекта применяли её для широкого спектра задач: моделирование экстремальных скоростей ветра в Арктике, исследование особенностей климата городских агломераций, моделирование штормового волнения и др. Отдельно необходимо отметить наличие у авторов положительного опыта работы по созданию многолетних региональных архивов высокого разрешения. Для осуществления таких работ авторами проекта развита технология проведения многолетних экспериментов на модели COSMO-CLM. Авторами проекта развита методика анализа экстремальных событий, приводящая к выделению различных семейств генетически разных явлений. У авторов имеется опыт исследования штормовых нагонов с помощью численного моделирования на основе модели ADCIRC. Ими изучались закономерности формирования нагонов в Белом, Баренцевом, Охотском, Каспийском и Азовском морях. Выполнена реализация волновой модели SWAN для Баренцева моря, включающая также Северную часть Атлантического океана. Создана нерегулярная вычислительная сетка, шаг которой в Атлантическом океане составляет 1°, в Баренцевом – 0.3°. Показано, что мезомасштабные модели в целом адекватно воспроизводят ветровой режим. Использование форсинга COSMO-CLM при моделировании волнения дает несколько лучший результат, по сравнению с использованием форсинга WRF. На базе модели GULTEM (овражная эрозия и термоэрозия) выполнено прогнозирование развития нескольких крупных оврагов в криолитозоне, отработаны приемы калибровки модели для конкретных характеристик устойчивости грунтов и защитного растительного покрова к эрозии. Для калибровки модели имеются данные натурных измерений динамики нескольких оврагов в криолитозоне за период 1990-95 гг. Получено хорошее соответствие рассчитанных и измеренных изменений эрозионного рельефа.

• Создан архив для использования при моделировании характеристик волнения, течений, зон затопления для расчета эрозионных явлений на суше, а также для проведения исследований динамики ледового покрова, прибрежных экосистем и др. • Определен генезис экстремальных явлений в атмосфере Арктики в различные сезоны: исследована атмосферная циркуляционная система, приводящая к возникновению данного явления. • Определены экстремальные характеристики ветрового волнения, развита статистическая модель случайного процесса, характеризующего явление • Выявлены области максимального риска развития опасных эрозионных и термоэрозионных процессов, в том числе катастрофического характера, на территориях значительного антропогенного воздействия на ландшафты криолитозоны. Для отдельных ключевых объектов рассчитана эволюция морфологии оврагов в зонах существенного нарушения растительного покрова.