„Без хляб – гладно, без огън – хладно, без учение – тъмно.“

Глобалните модели на дълбоководните акватории на Световния океан са предназначени за инициализация на регионалните модели, определяне на техните гранични условия и запълване с данни на промеждутъците между участъците от акваториите, покриване с много по-подробни данни. Те се използват за планиране на преходите.

Към първия тип модели се отнасят моделите от глобалната циркулация в състава на две модификации GHYCOM, отличаващи се с пространствено разрешение, съответно 1/12º и 1/24º. Моделите функционират от 2011 г. Производителността на компютрите, използвани в MSRC за реализация на тези модели, представляват 10000 гигафлопса.

Flops, също flops, flop/s, флопс или флоп/с (акроним от англ. Floating-point Operations Per Second) – външно системна единица, използвана за измерване производителността на компютрите. Тя показва колко операции от плаваща запетая в секунда изпълнява дадената изчислителна система (гигафлопс – 109 операции/с).

Модел на океана с хибридни координати (Hybrid Coordinate Ocean Model – HYCOM) като следващото поколение на динамическите модели са разработени от консорциума NOPP. Основа на модела – Земна системна структура на моделиране (ESMF), включваща набор от програмни средства, предназначени за разработка на високо ефективни много компонентни модели за приложни науки за Земята. Приложенията могат да включват десетки компоненти, представляващи атмосферни, океански, земни или други физически домейни и техните съставляващи процеси.

На рис. 4 са представени райони от Световния океан, обхванати от модела, шест от които в горния ред представляват непосредствен интерес за ВМС на САЩ, а данните от моделирането GHYCOM по райони 1, 6, 7, 17 са достъпни чрез сървъра на данни Thredds.

Рис. 4.

Характеристиките на модела HYCOM са представени на рис. 5. Глобалния модел HYCOM (разрешаваща способност – 1/12º съответства на средния размер на клетката от мрежата по ширина ~ 7 км) с 32 вертикални хибридни координатни повърхности. Обобщената вертикална координата за представяне на данни може да има значение за плътността на водата (изопикни), съответстващи на изоповърхности със зададени значения на плътността на водата. Такава вертикална координата се използва за описание на дълбоководната стратификация на океана. При описание на слоя на премесване и не стратифицираните водни маси в океана се използва вертикална координата във вид на отчет на налягането, съответстващо на повърхността на зададеното ниво на налягане на водата.

Рис. 5.

И накрая, третия вид вертикална координата се явява сигма–нивото – отчет на дълбочината, съответстваща на положението на един от слоевете вода, на които е разделена дебелината на слоя, и количеството на което се съхраняват независимо от дълбочината. Дадения вид координати се използват за плитководни райони. Модела HYCOM комбинира всичките три подхода, избирайки оптималното разпределение във всеки възел от решетката и времевата стъпка. Хибридната координата разширява географския диапазон на използване на традиционните модели на изопиктните координати за плитководните морета и не стратифицираните акватории на Световния океан. Това поддържа същественото преимущество на изопиктните модели в стратифицираните райони, позволявайки голямо разширяване по вертикала около повърхността и в плитководните крайбрежни зони, следователно, осигурява по-добро представяне на хидрофизиката на горния слой на океана.

Модела HYCOM използва система за осигуряване с изходни данни – така наречената Обединена океанска система за асимилация на данни (NCODA), която реализира схема за оптимална интерполация на много мерни данни от измерванията (рис. 6). Тя предоставя наблюдения от спътници, включващи височина и температура на морската повърхност, плътност на морския лед, данни от океанологичните измервания от кораби и буйове, а също данни за профилите на температурата и солеността, получени от термобатиграфи, термосонди и буйове от системата ARGO. Комбинирайки тези разнообразни типове данни чрез асимилация на данните с използване на динамическата интерполация, тримерната морска среда може да бъде по-точно проанализирана и прогнозирана. Асимилация на данните от спътниковите висотомери е необходима за по-точно определяне на положението на аномалиите в районите с неустойчивите течения. Температурата, измервана от дрейфуващите буйове, се асимилира в системата, позволяваща да се получи от независим източник за проверка на моделирането.

Рис. 6. Процес на асимилация на океанологически данни в модел HYCOM с помощта на системата Обединена асимилация на океанологични данни на вмс (NCODA).

На рис. 7 е показан резултата от моделирането с помощта на HYCOM на височината на морската повърхност по данни от измерванията за предишен четири месечен период.

Рис. 7.

От табл. 1 се вижда, че средната погрешност и RMSE нараства с увеличаването на срока на прогнозата.

Рис. 8.

Системата демонстрира възможността за прогноза с месечна предварителност за „блуждаещите” потоци и вихри в някои региони. Следващото поколение системи за анализ и прогноза в реални мащаби от време с пространствена разрешителна способност 1/12º преминава с „овладяване” в NAVOCEANO. Дадената система е разработена с цел да се замени съществуващата система и да се повиши в повече от два пъти разрешаващата способност. Това позволява по-точно да се изобразят такива особености, като западните погранични течения и океанските фронтове, по такъв начин осигурява да се подобри разбирането за морската среда от ВМС.

На рис 9 е изобразена оценката за точността на моделирането с HYCOM на вертикалните профили, средната и средно квадратична погрешност на вертикалните профили на температурата, солеността и съставляващите на скоростта на теченията в слоя вода 0-500 м.

Рис. 9.