Сектор вычислительного эксперимента (503)

Заведующий сектором: Виктор Степанович Мингалев (доктор физ.-мат. наук, профессор)

Основная научная задача

Исследование неоднородной структуры и физических процессов, протекающих в атмосфере Земли и околоземном пространстве, при помощи математических моделей

Основные направления исследований

• Численное исследование механизмов, ответственных за формирование циклонов и антициклонов в нижней атмосфере Земли
• Исследование методом математического моделирования формирования глобальной системы нейтрального ветра в атмосфере Земли в различных геофизических условиях
• Численное моделирование распространения электромагнитных сигналов и радиоволн в околоземном пространстве

Разработанные и используемые математические модели

• Региональная математическая модель ветровой системы нижней атмосферы Земли, которая позволяет рассчитывать зависящие от времени пространственно трехмерные распределения плотностей воздуха, водяного пара, микрокапель воды и частиц льда, зональной, меридиональной и вертикальной компонент скорости смеси воздуха и водяного пара, а также температуры атмосферного газа в пределах высот от 0 до 15 км над ограниченными регионами земной поверхности
• Математическая модель глобальной системы нейтрального ветра земной атмосферы, которая позволяет рассчитывать трехмерные планетарные распределения зональной, меридиональной и вертикальной компонент скорости нейтрального ветра, плотности и температуры нейтрального газа на уровнях тропосферы, стратосферы, мезосферы и нижней термосферы Земли
• Математическая модель, позволяющая вычислять в волноводе Земля-ионосфера лучевые траектории коротких радиоволн, причем как обыкновенной, так и необыкновенной, а также поглощение энергии вдоль траекторий

Перечень научных проблем

• Исследование начальной стадии зарождения циклонов и антициклонов в нижней атмосфере различных регионов Земли
• Исследование особенностей протекания физических процессов и предсказание возможного поведения нижней и средней атмосферы Земли в различных геофизических условиях
• Исследование влияния различных геофизических факторов на распространение электромагнитных сигналов и радиоволн в околоземном пространстве

Научные связи

В последние годы Сектор вычислительного эксперимента выполнял ряд исследований совместно с сотрудниками следующих организаций:

• Институт космических исследований Российской Академии наук, г. Москва
• Институт автоматизации проектирования Российской Академии наук, г. Москва
• Московский государственный университет, г. Москва
• Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, г. Москва
• Московский физико-технический институт (государственный университет), Долгопрудный, Московская область

Ближайшие планы

• Изучение влияния различных внешних воздействий на формирование специфических структур и особенностей циркуляционных процессов в земной атмосфере
• Приложение разработанных численных моделей для исследования различных внутренних процессов, протекающих в атмосфере Земли
• Усовершенствование применяемых математических моделей за счет использования более полных систем управляющих уравнений, более совершенных численных методов решения, более рациональных алгоритмов расчетов, а также за счет применения параллельных вычислений

Основные публикации

Мингалев И.В., Родин А.В., Орлов К.Г. (2015) Численное моделирование общей циркуляции атмосферы Венеры. Влияние рельефа поверхности и режима нагрева излучением // Астрономический вестник. -Т. 49, № 1. С. 27-45. DOI: 10.1134/s0038094614060057

Mingalev O.V., Melnik M.N., Mingalev V.S. (2016) A simulation study of the effect of powerful high-frequency radio waves on the behavior of super-small-scale irregularities in the F-layer ionospheric plasma // World Journal of Research and Review. V.3. No.5. P.01-09

Mingalev I.V., Orlov K.G., Mingalev V.S. (2016) A computational study of the effect of geomagnetic activity on the planetary circulation of the Earth’s atmosphere // Journal of Advances in Physics. V.12. No.4. P.4451-4459

Mingalev I.V., Orlov K.G., Mingalev V.S. (2017) Numerical Modeling of the Influence of the Relief of a Planet on the Global Circulation of the Earth’s Stratosphere and Mesosphere // Atmospheric and Climate Sciences, 7, 496-510. https://doi.org/10.4236/acs.2017.74036

Mingalev O.V., Melnik M.N., Mingalev V.S. (2017) Numerical Detailing of the Mechanism Responsible for Artificial Heating of the Ionosphere by Powerful High Frequency Radio Waves // Physical Science International Journal. 16(1): 1-10, Article no.PSIJ.36043

Четверушкин Б.Н., Мингалев И.В., Орлов К.Г., Чечеткин В.М., Мингалев В.С., Мингалев О.В. Газодинамическая модель общей циркуляции нижней и средней атмосферы Земли // Математическое моделирование. – 2017. – Т. 29, № 8. С. 59-73

Мингалев И.В., Федотова Е.А., Орлов К.Г. Влияние оптически толстых облачных слоев на нагрев атмосферы собственным излучением // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2017. – Т. 14. № 5. С. 100–108. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-5-259-267

Мингалев И.В., Федотова Е.А., Орлов К.Г. Построение параметризаций молекулярного поглощения в нижней и средней атмосфере Земли в ИК диапазоне // Оптика Атмосферы и Океана. – 2018. Т. 31, № 10. С. 779-786. DOI: 10.15372/AOO20181001

Мингалев И.В., Мингалев О.В., Ахметов О.И., Суворова З.В. Явная схема расщепления для уравнений Максвелла // Математическое моделирование. – 2018. Т. 30, № 12. С.17-38

Мингалев О.В., Хабарова О.В., Малова Х.В., Мингалев И.В., Кислов Р.А., Мельник М.Н., Сецко П.В., Зеленый Л.М., Zank G.P. Моделирование ускорения протонов в магнитном острове в складке гелиосферного токового слоя // Астрономический вестник. – 2019. Т. 53, № 1. С. 34–60

Суворова З.В., Мингалев И.В., Мингалев В.С. Численное моделирование зоны односкачковой КВ радиосвязи между Санкт-Петербургом и районом Баренцева моря в летних условиях // Труды Кольского научного центра РАН. Том 8/2019 (10). «Гелиогеофизика», выпуск 5. – Апатиты: КНЦ РАН. – 2019. – С.199-206

Мингалев И.В., Родин А.В., Орлов К.Г. Численное моделирование общей циркуляции атмосферы Титана для условий равноденствия // Астрономический вестник. – 2019. Т.53, №4. С.291-308. DOI: 10.1134/s0038094619040051

Mingalev, I.V., Orlov, K.G., Mingalev, V.S. Results of Numerical Modeling of the Origin of Cyclones and Anticyclones in the Vicinity of the Intertropical Convergence Zone // Atmospheric and Climate Sciences, – 2019. V.9. P. 213-228. https://doi.org/10.4236/acs.2019.92015

Четверушкин Б.Н., Мингалев И.В., Федотова Е.А., Орлов К. Г., Чечеткин В.М., Мингалев В.С. Расчет собственного излучения атмосферы в модели общей циркуляции нижней и средней атмосферы Земли // Математическое моделирование, 2020, Т. 32, № 2, С. 77-100. DOI: 10.20948/mm-2020-02-05

Четверушкин Б.Н., Мингалев И.В., Чечеткин В.М., Орлов К.Г., Федотова Е.А., Мингалев В.С., Мингалев О.В. Модели общей циркуляции атмосферы Земли. Достижения и направления развития // Математическое моделирование, 2020, Т. 32, № 11, С.29-46. DOI: 10.20948/mm-2020-11-03