В ИО РАН представили итоги пятилетней работы Лабораторно-испытательного комплекса
27 октября 2026 г.
В новой работе, опубликованной в «Вестнике ОНЗ РАН», показано, что интеграция физического моделирования с современными вычислительными методами открывает новые возможности для глубокого понимания и параметризации океанических процессов.
Статью представили А. А. Родионов, А. А. Лобанов, Р. Е. Ванкевич, Н. Н. Шпилев и А. Ю. Дворников (Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН).
Синергия современных вычислительных подходов (LES, нейросетевые дифференциальные модели, методы искусственного интеллекта) и высокоточного лабораторного моделирования открывает путь к созданию нового поколения параметризаций для крупномасштабной океанологии.
Одним из воплощений комбинированного подхода является научная установка «Лабораторно-испытательный комплекс» (ЛИК), созданная в 2021 году в Санкт-Петербургском филиале Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН. Комплекс, в рамках которого эксперимент тесно связан с цифровой моделью, позволяет оптимизировать режимы работы оборудования и сокращать число дорогостоящих физических экспериментов.
В состав установки входят три специализированных бассейна. Термостратифицированный бассейн предназначен для физического моделирования гидрофизических процессов в толще морской среды, на границах раздела «вода – воздух» и «вода – дно». Его ключевая особенность – система тепло- и холодоснабжения на базе водоохлаждаемой холодильной машины. Она позволяет создавать и поддерживать вертикальное изменение температуры в трёх независимых зонах по вертикали с учётом температуры поверхности и дна. В ЛИК также входят гидроакустический бассейн и стратифицированный бассейн для изучения вихревой динамики.
Цифровой двойник термостратифицированного бассейна позволяет оптимизировать режимы работы оборудования и экстраполировать лабораторные данные на натурные масштабы, недоступные в физическом эксперименте.
За 2021–2026 годы на ЛИК были получены значимые научные результаты. Впервые в крупномасштабном стратифицированном бассейне был воспроизведён полный жизненный цикл конвективных вихревых структур на наклонном дне. Это позволило выявить нелинейные эффекты усиления перемешивания и сформировать эталонные 4D-массивы для верификации LES-моделей.
Создан и испытан генератор вихревых колец, работающий в условиях управляемой стратификации. Установлены критерии устойчивости колец и их чувствительность к температурным контрастам. Это открывает новые возможности для управления переносом вещества в водной толще.
Собранные массивы высококачественных измерений уже используются для верификации LES-моделей и тестирования численных схем, а в перспективе станут основой для обучения нейросетевых параметризаций подсеточных процессов.
Авторы утверждают, что представленный подход (от физического эксперимента через цифровое моделирование к методам искусственного интеллекта) формирует новую парадигму океанологических исследований, где лабораторные установки становятся ключевым звеном в создании моделей нового поколения.
Метки: ИО РАН, океанология