Лаборатория прикладной океанографии Севастопольского отделения ФГБУ «ГОИН» — одно из трех научных структурных подразделений отделения.
Основными направлениями научных исследований Лаборатории прикладной океанографии являются:
- Проведение фундаментальных и прикладных исследований в области океанологии на основе математического моделирования.
- Разработка и адаптация численных моделей морской среды и их реализация на многопроцессорных и распределенных вычислительных системах.
- Построение, развитие и поддержка систем параллельных и распределенных вычислений.
- Разработка и внедрение в рамках отечественных и международных проектов технологий работы с удаленными вычислительными и информационными ресурсами.
В Лаборатории в качестве базовой модели ветрового волнения используется модель SWAN (Simulating Waves Near Shore, Delft University of Technology). Модель базируется на уравнении баланса волновой энергии вида и учитывается ряд специфических механизмов перераспеределения энергии волн на малых глубинах. SWAN адаптирована для различных шельфовых регионов Азово-Черноморского бассейна, в частности, для Азовского моря и Керченского пролива.
Для расчета течений и уровня Черного и Азовского морей применяется усовершенствованная сигма-координатная модель циркуляции вод POM (Princeton Ocean Model). В ней реализован алгоритм вложенных сеток (nesting), позволяющий достаточно эффективно проводить расчеты циркуляции для отдельных районов без использования условий излучения на жидких границах.
В 2007 г. на основе моделей SWAN и POM была построена комплексная модель динамики моря (coupling model), которая учитывает взаимодействия между волнами и течениями, что в целом обеспечивает более адекватное моделирование динамических процессов. В комплексной модели используются экономичные схемы интегрирования по времени и TVD-аппроксимации адвективных потоков, позволяющие адекватно описывать поля с сильными пространственными градиентами. Выполнена всесторонняя верификация модели, включающая в себя: выбор оптимальной комбинации разностных схем для аппроксимации адвективных операторов; сопоставление данных моделирования с аналитическим решением и результатами лабораторных экспериментов; воспроизведение известных из наблюдений особенностей морфодинамические процессов в береговой зоне при наличии берегозащитных сооружений.
В настоящее время в СО ГОИН внедряется технология диагноза и краткосрочного прогноза полей ветрового волнения, течений и уровня моря в Азово-Черноморском бассейне, использующая неструктурированные расчетные сетки и основанная на совместном использовании численных моделей SWAN и ADCIRC (Advanced 3D Circulation Model for Shelves Coasts and Estuaries).
Неструктурированные сетки можно легко адаптировать к изменениям береговой линии и глубин и, следовательно, более адекватно описывать прибрежные зоны, увеличивая разрешение там, где это необходимо.