Введение
Глава 1. Современное состояние численного моделирования процессов в верхней атмосфере (Обзор) 10
1.1. Ионосферные модели 10
1.2. Ионосферно-термосферные модели 13
1.3. Модели NCAR 15
Глава 2. Глобальная численная модель верхней атмосферы Земли КОИЗМИРАН 18
2.1. Структура модели 18
2.2. Моделирующие уравнения 19
2.2.1. Блок нейтральной атмосферы и нижней ионосферы 19
2.2.1.1. Нейтральная атмосфера 19
2.2.1.2. Нижняя ионосфера (D, Ей F1 области ионосферы) 21
2.2.2. Блок ионосферной Р2-области и протоносферы 22
2.2.3. Блок расчета электрического поля 24
2.3. Входные параметры модели 24
2.4. Численные сетки 25
Глава 3. Реконструкция глобальной численной модели верхней атмосферы Земли 27
3.1. Данные модели 27
3.1.1. Рассчитываемые в модели параметры и общий алгоритм расчета 28
3.1.2. Размещение данных во время расчета в оперативной памяти компьютера 28
3.1.3. Механизм указателей на массивы данных в памяти 34
3.1.4. Повышение скорости работы программы 36
3.2. Стандартная структура файлов данных модели 37
3.2.1. Чередование ролей логических файлов с данными "шара" и "трубки" в расчете 38
3.3. Возможность задавать произвольное пространственное разрешение . 41
3.3.1. Системы координат, используемые вмодели 41
3.3.2. Модификация программы модели для использования переменных шагов интегрирования по широте 44
3.3.3. Модификация программы модели для использования переменных шагов интегрирования по высоте 45
3.3.4. Модификация программы модели для использования переменных шагов интегрирования по долготе 46
3.3.5. Требования к модифицированной пространственной координатной сетке модели 46
3.4. Обеспечение более гибкого задания внешнего ввода модели 47
3.4.1. Изменение способов задания электрических полей и токов магнитосферного происхождения 47
3.4.2. Модификация программы модели для произвольного задания электронных высыпаний 48
3.5. Пакеты сервисных программ 49
3.5.1. Программы сохранения и копирования наборов данных 50
3.5.2. Программы извлечения результатов расчетов 51
3.5.3. Программы графического представления данных 52
3.5.4. Сохранение насчитанных данных непосредственно в ходе расчета 55
3.5.5. Примеры возможностей представления модельных данных 55
Глава 4. Расчеты спокойных вариаций параметров верхней атмосферы с использованием модифицированной модели 64
4.1. Результаты тестирования 64
4.1.1. Вариант с использованием эмпирической модели термосферы (МСИС-86) 64
4.1.2. Полностью самосогласованный вариант 64
4.2. Сравнение результатов модельных расчетов для спокойных условий с эмпирическими моделями 76
4.3. Исследование влияния джоудева разогрева и высыпаний мягких электронов на поведение термосферы и ионосферы над ЕИСКАТ 80
4.3.1. Исследование влияния выбора широтных шагов интегрирования на результаты модельных расчётов параметров термосферы 80
4.3.2. Исследование влияния джоулева разогрева на температуру и состав термосферы над ЕИСКАТ 87
4.3.3. Исследование влияния нагрева мягкими высыпающимися электронами на температуру и состав термосферы над ЕИСКАТ 88
4.3.4. Исследование влияния высыпаний мягких электронов на концентрацию и температуру электронов и ионов в Р2-области над ЕИСКАТ 88
4.4. Численное моделирование скорости диссипации турбулентной энергии в высокоширотной мезосфере 89
4.4. Численное моделирование долготной вариации электронной плотности в верхней ионосфере 93
Глава 5. Численное моделирование поведения верхней атмосферы Земли во время геомагнитных возмущений 100
5.1. Ионосферная суббуря над ЕИСКАТ 25 марта 1987 года 100
5.2. Термосферное возмущение во время суббури 25 марта 1987 года 107
5.3. Численное моделирование поведения верхней атмосферы Земли во время длительных усилений магнитосферного электрического поля (геомагнитных бурь) 115
Заключение 121
Список использованных источников 123
