Численное моделирование крупных водоемов с использованием высокопроизводительных вычислительных средств в последние годы ускоренно развивается. Используются трехмерные бароклинные комплексные модели, описывающие динамику и термодинамику вод и льда, эволюцию термохалинных полей, уровня моря и т.д. Модели водоемов широко используются для численных экспериментов. Например, анализируется влияние изменений климата на экосистемы водных объектов, изучается влияние света на фитопланктон Мирового океана, средствами моделирования оценивается чувствительность морей к различным факторам среды. Очень важна способность модели интегрировать блоки переноса загрязнений, динамики экосистемы, усвоения данных.
Не углубляясь в подробный обзор, можно отметить следующее. Модели широко применяются для изучения чувствительности морских экосистем морей, представляющих важность для государств, омываемых этими морями. Однако Белое море, целиком принадлежащее России, изучено с этой точки зрения недостаточно, и эта тема нуждается в интенсивной работе. Важно верифицировать модельные данные по данным, получаемым в экспедициях, особенно в зимний период, поскольку в это время года исследований выполняется очень мало, они эпизодические и организуются в основном в локальных прибрежных участках Белого моря. Кроме этого, верификация модельных данных по ледяному покрову Белого моря на основе спутниковых данных за многолетний период позволяет на качественно новом уровне оценить изменчивость ледового режима Белого моря.

Численная модель JASMINE, разработанная и развиваемая коллективом в течение нескольких лет, при выполнении Проекта была дополнена подмоделью экологии морского льда (модель криосистемы). Модель общей циркуляции моря и модель биогеохимического потока были совмещены в режиме онлайн, с обменом данными на каждом временном шаге, с адвекцией и диффузией биологических трассеров по тем же алгоритмам, что и для двумерных полей температуры, солености и морского льда.

Прогресс по сравнению с нашими предыдущими работами двоякий: во-первых, увеличено пространственное разрешение модели (с 50 × 50 узлов до 200 × 200, или с 8 км до 3 км); во-вторых, сейчас учитываются биогеохимические процессы в морском льду.
Модель криосистемы имитирует продукцию морских криоводорослей, бактерий и фауны и прогнозирует цветение в марте, снижение биомассы в апреле-мае. Сравнивалась суточная биомасса водорослей, нефотосинтезирующих бактерий в морском льду и ледовой фауны в период с февраля по май. Использована нормированная освещенность подо льдом. Результаты моделирования доказывают, что концентрации биогенных элементов снижаются на поздней стадии ледового периода, тогда как свет важен на ранней стадии. Модель отражает трофические отношения в заполненных рассолом полостях морского льда: вначале продуцируют автотрофные водоросли, затем гетеротрофные организмы начинают поедать органические остатки, так что вторичная продукция заменяет первичную. Далее биомасса водорослей снижается почти до нуля, органическое вещество утилизируется вплоть до полного таяния льда.

Численные эксперименты показали, что экология морского льда не сильно меняет описание пелагической экологии в програмном комплексе JASMINE. С помощью моделирования подтверждены теоретические знания о зимнем режиме Белого моря, например, об ослаблении интенсивности поверхностных течений; рассматривались сроки образования и разрушения льда, удаления ледовых полей из заливов моря. Важно, что результаты хорошо согласуются со спутниковыми наблюденими, что свидетельствует о правильном описании теплового баланса в модели. Результаты численного моделирование криосистемы согласуются с немногочисленными данными наблюдений по хлорофиллу «а», биогенным элементам и биомассе во льду Белого моря.

Проведены несколько комплексных экспедиций в устьевую область р. Кемь и губу Чупа Белого моря для получения сведений о распределении физических, химических и биологических параметров и подледной воде в зависимости от фазы приливного цикла и в ледяном покрове. Все эти данные использованы для настройки блока криосистемы в модели.

Была разработана одномерная модель GOTM-FABM, представляющая собой столб воды, у которого зимой образуется лед, есть обмен с дном, ее можно настраивать под конкретную часть акватории Белого моря. Представлено руководство пользователя. Модель GOTM-FABM можно использовать и для других морских и пресноводных водоемов.

Полученные результаты важны для навигации в Белом море в зимний период, а также проектирования и строительства конструкций, подверженых воздействию морского льда. Разработка моделей динамики и экологии морского льда могла бы стимулировать проведение специальных исследований в экспедициях, что могло бы дать больше данных для улучшения и проверки моделей, а также расширить наше понимание процессов, происходящих в морском льду.