Валентин Павлович Дымников родился 26
ноября 1938 года в пос. Юрино Юринского района Марийской АССР (ныне —
Республика Марий Эл).
В 1961 году окончил факультет
электронных вычислительных устройств и средств автоматики Московского
инженерно-физического института по специальности «автоматика и электроника». По
распределению в 1961-1964 гг. работал инженером в п/я 153 (г. Северск, Томской
области). В 1966 году поступил в заочную аспирантуру по вычислительной
математике. В 1964-1980 гг. — в Вычислительном центре СО АН СССР: старший
лаборант, старший инженер, ведущий инженер, старший научный сотрудник, заведующий
лабораторией общей циркуляции атмосферы. В 1971-1974 гг. откомандирован в
Западно-Сибирский НИИ гидрометеорологии: заведующий отделом гидродинамических
методов прогноза погоды. С 1980 года — в Институте вычислительной математики АН
(ныне — им. Г.И. Марчука РАН): заведующий лабораторией общей циркуляции
атмосферы, главный научный сотрудник, в 1980-2000 гг. — заместитель директора,
в 2000-2010 гг. — директор Института. В настоящее время — главный научный сотрудник. Советник РАН.
В 1966-1980 гг. — ассистент,
преподаватель, доцент Новосибирского государственного университета, в 1980-2004
гг. — доцент, профессор МФТИ, в 2004-2014 гг. — заведующий кафедрой математического
моделирования физических процессов МФТИ (одна из базовых кафедр ФПФЭ МФТИ). С
2010 года — профессор кафедры вычислительных технологий и моделирования
факультета ВМК МГУ.
Член-корреспондент АН СССР с 1990 года,
академик РАН с 1997 года — Отделение математических наук.
Академик В.П. Дымников — выдающийся
российский учёный в области геофизической гидродинамики и математического
моделирования атмосферных процессов. Он — один из пионеров формирования нового
научного направления — математической теории климата, ему принадлежат
разработки глобальных моделей климата Земли и создание научной основы для
изучения предсказуемости его изменений, моделирование ионосферы. На протяжении
многих лет он возглавляет отечественную школу математического моделирования
глобальной циркуляции атмосферы и океана, развивает теорию устойчивости
крупномасштабных атмосферных процессов. Фундаментальные труды, монографии,
статьи В.П. Дымникова представляют огромный интерес и известны и в России, и
далеко за её пределами.
В.П. Дымников являлся членом ряда
международных научных комитетов и комиссий, в частности, Международной комиссии
по динамической метеорологии, руководящего научного комитета международной
программы ТОГА (тропический океан и глобальная атмосфера), руководящего
научного комитета Всемирной климатической программы.
В 1970 году защитил кандидатскую
диссертацию «Численный метод прогноза полей влажности в атмосфере, в 1981 году защитил
докторскую диссертацию «Математическое моделирование общей циркуляции влажной
атмосферы», профессор.
Первые работы В.П. Дымникова были
посвящены созданию эффективных численных методов краткосрочного прогноза
погоды. В 1974 году по инициативе академика Г.И. Марчука в ВЦ СО АН СССР была
организована под руководством В.П. Дымникова группа моделирования общей
циркуляции атмосферы и океана — она занималась разработкой физически полных и
вычислительно эффективных моделей общей циркуляции атмосферы и океана.
Деятельность В.П. Дымникова, возглавившего направление, связана с созданием
физически полных и вычислительно эффективных моделей общей циркуляции атмосферы
и океана, направленных, в конечном счете, на разработку глобальной модели
климата в целях исследования его современного состояния и оценки будущих изменений.
Сформулированная им симметризованная форма уравнений гидротермодинамики
атмосферы дала возможность построить на основе метода расщепления новый класс
разностных схем, обладающих точными квадратичными законами сохранения, что
позволило решить ряд новых задач нелинейной динамики атмосферы. Результаты этих
исследований представлены в монографии, опубликованной в 1984 году и ставшей
первой в мире книгой, в которой проблема моделирования общей циркуляции
атмосферы и океана была рассмотрена с различных точек зрения — как задача
физики, как задача математики (главным образом, вычислительной) и как проблема
реализации больших комплексов программ на существовавших в то время
вычислительных системах.
Особое внимание было уделено В.П.
Дымниковым развитию численных моделей и эффективных алгоритмов прогноза полей
влажности и облачности в атмосфере. Им сформулированы новые уравнения переноса
влажности и облачности, разработаны монотонные схемы их численного решения,
получены функциональные соотношения между баллом облачности и водностью.
Результаты этих теоретических исследований были использованы в
Западно-Сибирском научно-исследовательском гидрометеорологическом институте при
разработке оперативной схемы краткосрочного прогноза погоды для территории
Западной Сибири. Разработанная под руководством В.П. Дымникова вычислительная
технология краткосрочного прогноза погоды на ограниченной территории была
внедрена в оперативную практику Гидрометслужбы Западной Сибири.
В.П. Дымниковым был начат цикл
исследований, связанных с разработкой теории бароклинной неустойчивости
крупномасштабных атмосферных течений. Эта теория с успехом была применена для
объяснения процесса развития бароклинной неустойчивости во влажной атмосфере
при наличии крупномасштабной конденсации. Поскольку бароклинная неустойчивость
относится к числу основных процессов, ответственных за формирование общей
циркуляции атмосферы, важной задачей является исследование разрабатываемых для
ее моделирования разностных схем с целью оценки аппроксимации ими пространственного
спектра исследуемых процессов. Принципы такого рода «связывания воедино»
конкретного физического процесса и методов его численного воспроизведения
систематизированы в монографии, вышедшей в свет в 1984 году, а также в книге,
опубликованной в 1987 году.
Дальнейшее развитие работ по теории
устойчивости крупномасштабных атмосферных процессов проведено В.П. Дымниковым в
направлении изучения устойчивости зонально-несимметричных квазибаротропных
течений на вращающейся сфере. В рамках этих исследований им были получены
априорные оценки устойчивости, предложена классификация режимов атмосферной
циркуляции по степени их устойчивости, изучена связь между средним «временем
жизни» режимов циркуляции и степенью их устойчивости, предложен метод
построения оптимального возбуждения крупномасштабных компонентов атмосферной
циркуляции. По результатам этих работ В.П. Дымниковым опубликованы монография и
учебное пособие.
В 80-х годах В.П. Дымников обращается к
исследованию проблемы взаимодействия атмосферы и океана, изучению природы
низкочастотной изменчивости атмосферной циркуляции и выявлению роли океана в
формировании короткопериодных колебаний климата. Было предложено и обосновано
динамико-стохастическое уравнение для описания низкочастотной изменчивости
атмосферной циркуляции и исследована связь сингулярных векторов динамического
оператора с собственными векторами ковариационной матрицы, исследованы наиболее
скоррелированные распределения поверхностной температуры океана и характеристик
атмосферной циркуляции и др. В рамках этого направления В.П. Дымниковым и его
учениками впервые был осуществлен цикл диагностических исследований с
использованием методов выделения максимально скоррелированных полей атмосферных
характеристик и аномалий температуры поверхности океана. Предложенный подход,
основанный на фундаментальной идее о связи между сингулярными векторами
линеаризированного относительно среднего состояния оператора баротропной задачи
и естественными ортогональными составляющими низкочастотной изменчивости
квазибаротропной крупномасштабной циркуляции атмосферы, позволил изучить
механизмы формирования атмосферного отклика на среднеширотные аномалии
температуры поверхности океана. Результаты этих исследований внесли
значительный вклад в организацию работ (в том числе, и экспериментальных) по выполнявшейся
в те годы в СССР национальной программе «Разрезы», направленной на изучение
роли океана в короткопериодных колебаниях климата.
Под руководством В.П. Дымникова в ИВМ
РАН была разработана глобальная математическая модель климата мирового уровня,
которая позволяет оценить будущие изменения климата на основе совместных
интерактивных моделей общей циркуляции атмосферы, океана, криосферы и суши.
Созданная в ИВМ РАН модель климата является единственным представителем России
в международных программах IPCC. В рамках проекта создания модели Земной
системы разработаны оригинальные модели верхней атмосферы и ионосферы. С целью
внедрения разработанных моделей в оперативную практику в Институте прикладной
геофизики им. Е.К. Фёдорова В.П. Дымниковым организована лаборатория
моделирования ионосферы.
Другое направление деятельности В.П.
Дымникова является новым в современной геофизической гидродинамике и связано с
разработкой математической теории климата, целью которой является изучение
поведения решений климатических моделей на произвольно больших временных
интервалах. Это направление представляется важным, поскольку численное
моделирование глобального климата и его изменений, получив в настоящее время
широкое распространение, быстро развивается, все время усложняясь, благодаря
постоянно возрастающим вычислительным возможностям.
Таким образом, В.П. Дымниковым получены
фундаментальные результаты в рамках ряда направлений современной геофизики и
математического моделирования:
- Перенос полей влажности в атмосфере. В
этой области им исследованы микрофизические процессы адаптации полей влажности
и облачности, сформулировано новое уравнение переноса полей влажности и
облачности и предложены методы его решения, решена задача параметризации
разорванной облачности, предложен метод параметризации влажной конвекции и др.
- Численный прогноз погоды. Под
руководством В.П. Дымникова в Зап.-Сиб. НИГМИ разработана и внедрена в
оперативную практику полностью автоматизированная система прогноза погоды на
ограниченной территории (ПАСП).
- Теория гидродинамической устойчивости.
Решена задача развития бароклинной неустойчивости в атмосфере при наличии
конденсации, исследована проблема аппроксимации по спектру в задаче бароклинной
неустойчивости. Исследована проблема симметрии показателей Ляпунова для
регулярных систем с рэлеевским трением.
- Численные методы решения
дифференциальных уравнений. Предложен метод построения абсолютно устойчивых
разностных схем для уравнений гидротермодинамики атмосферы, обладающий точным
аналогом квадратичного закона сохранения энергии на основе симметризации
исходной системы уравнений. Предложен метод построения разностных схем,
обладающих заданным набором интегральных законов сохранения на основе
использования сопряженных уравнений.
- Моделирование общей циркуляции
атмосферы и океана. Под руководством В.П. Дымникова разработаны оригинальные
глобальные модели общей циркуляции атмосферы, зонально-осреднённые модели общей
циркуляции атмосферы и океана и получен ряд важных результатов по моделированию
современного климата и его изменений.
- Сформулировано новое направление в
геофизической гидродинамике (совместно с А.Н. Филатовым) — математическая
теория климата. Численно исследована структура аттракторов ряда атмосферных
моделей и показана применимость диссипационно-флуктуационных соотношений для
вычисления оператора отклика на малые внешние воздействия. Основой
математической теории климата является исследование структуры аттракторов
климатических изменений моделей, их устойчивости и чувствительности к изменениям
параметров. Исследована структура аттракторов атмосферных моделей,
диссипационно-флуктуационные соотношения применены для построения оператора
отклика моделей на малые внешние воздействия, что позволяет в ряде случаев
исследовать задачу чувствительности реальной климатической системы к конкретным
воздействиям.
- Сопряженные уравнения и интегральные
законы сохранения. Исследована и показана применимость сопряженных уравнений
нелинейных систем гидродинамического типа для построения известных интегральных
законов сохранения, получены новые законы сохранения.
- Вычислительная математика и
вычислительные технологии. Предложен метод симметризации уравнений сжимаемой
атмосферы и на его основе построены разностные схемы, обладающие точными
квадратичными законами сохранения. На основе теории сопряженных уравнений для
нелинейных задач математической физики предложен метод построения разностных
схем, обладающих заданным набором законов сохранения.
- Математическое моделирование. Был
разработан ряд моделей динамики атмосферы и океана (участие в качестве научного
руководителя и непосредственного разработчика). Зонально-осредненная модель
совместной циркуляции атмосферы и океана. На ее основе был изучен механизм
аномальной чувствительности полярной области к увеличению концентрации
углекислого газа. Совместная трехмерная модель верхней атмосферы и ионосферы.
Динамико-стохастическая модель низкочастотной изменчивости атмосферной
циркуляции. Показана связь естественных ортогональных функций с сингулярными
векторами динамического оператора.
- Геофизическая гидродинамика.
Предложены новые уравнения для описания процессов переноса влаги в атмосфере.
Сформулирована и решена задача о бароклинной неустойчивости крупномасштабной
атмосферной циркуляции при наличии конденсации.
- Получены априорные оценки устойчивости
и классификация режимов атмосферной циркуляции по степени их устойчивости;
изучены связи между средним «временем жизни» режимов циркуляции и степенью их
устойчивости.
В.П. Дымников — руководитель ведущей
научной школы «Математическое моделирование климата», которая в течение многих
лет поддерживалась грантами Президента России. Им подготовлено 8 докторов и 12
кандидатов наук. Его ученики работают в научной сфере во многих странах мира,
расположенных на нескольких континентах. Под его председательством с 2001 года
в различных городах России регулярно проводится школа молодых учёных
«Вычислительные и информационные технологии в науке об окружающей среде».
Он — автор более 200 научных работ, в
том числе 16 монографий и учебных пособий. Специалистам известны его труды,
написанные индивидуально или в соавторстве: «Математическое моделирование общей
циркуляции атмосферы и океана», «Устойчивость крупномасштабных атмосферных
процессов», «Mathematics of
climate modeling»,
«Математические модели в геофизической гидродинамике и численные методы их
реализации» и др. Основные учебные пособия: «Задачи по вычислительной
математике», «Вычислительные методы в геофизической гидродинамике», «Основы
математической теории климата», «Избранные главы гидродинамики», «Методы
математической статистики в задачах физики атмосферы», «Избранные главы теории
устойчивости динамики двумерной несжимаемой жидкости», «Основы вычислительной
геофизической гидродинамики» и др.
В течении многих лет он был главным редактором
журнала «Russian Journal of Numerical Analysisand Mathematical Modelling», членом
редколлегии журналов «Доклады РАН», «Известия РАН, Физика атмосферы и океана и
др.
Состоял членом Бюро Отделения
математических наук РАН (по 2013), членом бюро совета директоров РАН, член
Научного совета РАН по климату и еще ряда координационных Научных советов РАН,
член двух диссертационных советов.
Член Американского метеорологического
общества, член Европейской академии наук.
Награжден орденом Почета.
Лауреат Государственной премии РФ.
Удостоен премии РАН им. А.А. Фридмана — за
цикл работ по теории крупномасштабных атмосферных процессов и теории климата.