Вычислительные технологии в задачах динамической метеорологии и оценки качества атмосферного воздуха

Представлены мезомасштабные метеорологическая и фотохимическая модели высокого разрешения для прогноза и исследования погодных явлений и качества приземного воздуха над ограниченной урбанизированной территорией или крупным промышленным или транспортным узлом. Метеорологическая модель, кроме основной системы уравнений гидротермодинамики для расчета полей скорости ветра, потенциальной температуры, плотности и давления, включает современную схему микрофизики влаги с выделением нескольких классов фазового состояния влаги. Фотохимическая модель рассматривает образование вторичных загрязнителей приземного слоя воздуха, таких как озон, формальдегид и генерацию аэрозольных частиц. Для задания начальных и граничных условий используются результаты прогноза погоды и качества воздуха, заблаговременно проведенные с использованием глобальных моделей.
Для решения уравнений мезомасштабных моделей разработан эффективный явно-неявный разностный метод второго порядка аппроксимации, ориентированный на суперкомпьютерную технику.
Представленные мезомасштабные метеорологические модели были применены для краткосрочного прогнозирования опасных погодных явлений в аэропорту Богашево и для исследования образования фотохимического смога над городом Томск. Результаты расчетов сравниваются с измерениями, выполненными сотрудниками ИОА СО РАН и ИМКЭС СО РАН, а также с расчетами, проведенными по модели Weather Research & Forecasting.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Администрации Томской области (грант № 16-41-700178 р_а).