Математическое моделирование высокоширотной ионосферы с учетом теплового режима

• Автор: Попов, Василий Иванович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 110 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Основные особенности высокоширотной ионосферы и е математическое моделирование.

1.1. Основные особенности высокоширотной ионосферы

1.2. Модели ионосферы высоких широт

1.2.1. Модели, построенные на основе уравнений баланса.

1.2.2. Модели ионосферы, учитывающие магнитосферную конвекцию

1.2.3. Эмпирические модели ионосферы.

1.3. Морфология высокоширотной ионосферы.

1.4. Основные трудности в моделировании высокоширотной ионосферы. .

Глава 2. Трехмерная модель высокоширотной ионосферы в переменных Эйлера

2.1. Уравнение неразрывности.
2.2. Уравнение теплопроводности
2.3. Источники нагрева и охлаждения ионосферной плазмы.
2.3.1. Скорости локального теплообмена в ионосферной плазме
2.3 2. Источники нагрева электронного газа.
2.4. Начальные и краевые условия.
2.5. Внешние параметры и основные фотохимические процессы
Глава 3. Алгоритм численного интегрирования системы уравнений, моделирующих ионосферную плазму.
3.1. Общие требования к алгоритму решения
Глава 4. Программная оболочка модели, обсуждение полученных результатов
4.1. Описание программы модели
4.2. Оценка адекватности модели
Заключение
Литература


Научная и практическая значимость работы заключается, прежде всего, в том, что предложенный алгоритм решения системы моделирующих уравнений позволяет эффективно производить численное решение системы трехмерных параболических уравнений магнитной гидродинамики. Реализация эйлерова подхода, а также учет теплового режима в моделировании высокоширотной ионосферы открывает новые возможности построения моделей с высокой степенью адекватности реальной среде, с помощью которых могут быть осуществлены более полные и глубокие исследования физико-химических процессов, протекающих в ионосферной плазме высоких широт. Разработанная модель используется для интерпретации результатов экспериментальных исследований, получаемых с помощью как наземных радиофизических методов, так и искусственных спутников Земли. Разработанный алгоритм численного решения системы моделирующих уравнений может быть использован и используется для решения подобных многомерных задач в задачах ионосферного моделирования. Трехмерная модель высокоширотной ионосферы в интервале высот 0-0 км с учетом теплового режима высокоширотной ионосферы, описывающая крупномасштабную структуру моделируемой среды. Вычислительный алгоритм для численного решения системы многомерных уравнений для задач . Результаты вычислительного эксперимента по исследованию закономерностей и явлений в ионосферной плазме. Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции “Информационные технологии в науке, образовании и экономике” (Якутск, г), III Сибирской научной конференции студентов, аспирантов, молодых ученых “Физика, радиофизика — новое поколение в науке” (г. Барнаул, ), IV Лаврентьевских чтениях (Якутск, ). III международной школе молодых ученых и специалистов “Физика окружающей среды” (г. Томск, г. Всероссийской конференции “Космо-и геофизические явления и их математические модели”, посвященной -летию профессора А. И.Кузьмина, (Якутск, г. Международной конференции посвященной 5-летию ТГУ, -летию СФТИ и -летию РФФ ТГУ “Современные проблемы физики и высокие технологии”. Томск, г. Всероссийской школе - семинаре молодых ученых и специалистов “Фундаментальные и прикладные проблемы физики на Севере” (Якутск, г. Информационные технологии в науке, образовании и экономике“ (Якутск, г. IV международной школе молодых ученых и специалистов “Физика окружающей среды” (г. Томск, г. Всероссийской школе-семинаре студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов “Математическое моделирование развития северных территорий в условиях рынка” (Якутск, г. Структура работы Работа состоит из введения, четырех глав и заключения. В разделе 1. В разделе 1. Далее в разделе 1. Во второй главе рассматривается математическая трехмерная модель высокоширотной ионосферы с учетом теплового режима в переменных Эйлера. В разделе 2. В пункте 2. Далее в пункте 2. В разделе 3. Раздел 4. Глава 1. Как известно, морфология высокоширотной ионосферы сильно отличается от средне- и низкоширотной ионосферы. Многочисленные экспериментальные и теоретические исследования ряда лет выявили много особенностей в определяющих физических процессах, не имеющих место в средних и низких широтах. К таким особенностям относится ионизация высыпающимися заряженными частицами с энергиями в сотни электронвольт в дневные и ночные часы; электрические поля магнитосферного происхождения, вызывающие нагрев и крупномасштабные конвективные движения плазмы. При математическом моделировании высокоширотной ионосферы стоит задача корректного учета этих физических факторов с тем, чтобы получить согласующееся с экспериментальными данными решение системы моделирующих уравнений. В настоящее время имеется большое количество публикаций, посвященных экспериментальным результатам по этим особенностям, ссылки на которые можно найти в различных монографиях по ионосферно-магнитосферным исследованиям. Ниже кратко приведем основные особенности высокоширотной ионосферы, обращая особое внимание на их аналитическое описание. Скорость локального ионообразования.