Вариационные алгоритмы идентификации мощности точечного импульсного источника загрязнения

  • Кочергин В.С. Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
  • Кочергин С.В. Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
УДК: 51.37

Аннотация

В работе на основе модели переноса пассивной примеси в Азовском море рассматриваются различные подходы к решению задачи идентификации мощности точечного мгновенного источника загрязнения. Алгоритмы усвоения данных измерений основаны, как привило, на минимизации квадратичного функционала качества прогноза, характеризующего отклонения модельного решения от данных измерений. Модель переноса пассивной примеси выступает в качестве ограничений на вариации входных параметров. В настоящей работе рассматриваются вариационные методы идентификации мощности точечного мгновенного источника загрязнения, основанные на решении сопряженных задач и задачи в вариациях. Кроме этого, для поиска искомых величин применен метод оценки и вариационный метод фильтрации линейных систем уравнений. Расчеты проведены с трехмерной моделью переноса пассивной примеси для акватории Азовского моря. В целом проведенные численные эксперименты показали надежную работу рассмотренных алгоритмов идентификации мощности источника загрязнения применительно к модели переноса пассивной примеси в Азовском море. Результаты могут быть использованы для решения различных задач экологической направленности при изучении воздействия источников загрязнения антропогенного характера в акваториях Азовского и Черного морей.

Ключевые слова: вариационный метод, идентификация входных параметров, модель переноса, пассивная примесь, Азовское море, распространение загрязнений, ассимиляция данных измерений

Информация об авторах

Владимир Сергеевич Кочергин
младший научный сотрудник отдела теории волн Морского гидрофизического института РАН
e-mail: vskocher@gmail.com
Сергей Владимирович Кочергин
старший научный сотрудник, отдела морских информационных систем и технологий, Морского гидрофизического института РАН
e-mail: vskocher@gmail.com

Литература

  1. Malanotte-Rizzoli P., Holland W.R. Data Constraints Applied to Models of the Ocean General Circulation. Part II: The Transient, Eddy-Resolving Case // Journal of Physical Oceanography. Vol. 18. Iss. 8. P. 1093-1107.
  2. Yu, L., O'Brien J.J. Variational estimation of the wind stress drag coefficient and the oceanic eddy viscosity profile // J. Phys. Oceanogr. 1991, Vol. 21. P. 709-719.
  3. Марчук Г.И. Основные и сопряженные уравнения динамики атмосферы и океана // Метеорология и гидрология. 1974. № 2. С. 17-34.
  4. Пененко В.В. Методы численного моделирования атмосферных процессов. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 350 с.
  5. Кочергин В.С., Кочергин С.В. Идентификация параметров мгновенного точечного источника загрязнения в Азовском море на основе метода сопряженных уравнений // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 1. С. 66-71.
  6. Страхов В.Н. Метод фильтрации систем линейных алгебраических уравнений — основа для решения линейных задач гравиметрии и магнитометрии // Докл. АН СССР. 1991. Т. 320. № 3. С. 595-599.
  7. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. М.: Наука, 1982. 320 с.
  8. Еремеев В.Н., Кочергин В.П., Кочергин С.В., Скляр С.Н. Математическое моделирование гидродинамики глубоководных бассейнов. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2002. 238 с.
  9. Иванов В.А., Фомин В.В. Математическое моделирование динамических процессов в зоне море - суша. Севастополь: ЭКОСИ-гидрофизика, 2008. 363 с.
  10. Кочергин В.С., Кочергин С.В., Идентификация мощности источника загрязнения в Казантипском заливе на основе применения вариационного алгоритма // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 2. С. 79-88.
  11. Кочергин В.С., Кочергин С.В. Использование вариационных принципов и решения сопряженной задачи при идентификации входных параметров модели переноса пассивной примеси / В сб. "Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа". Вып. 22. Севастополь: МГИ НАНУ, 2010, С. 240-244.

Финансирование

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме № 0827-2014-0010 "Комплексные междисциплинарные исследования океанологических процессов, определяющих функционирование и эволюцию экосистем Черного и Азовского морей, на основе современных методов контроля состояния морской среды и гридтехнологий".

Выпуск
Страницы
67-72
Раздел
Физика
Прислано
2017-08-28
Опубликовано
2017-09-30

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)