Вариационные алгоритмы идентификации мощности точечного импульсного источника загрязнения
УДК
51.37Аннотация
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 измеренийИнформация о финансировании
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".
Библиографические ссылки
- 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.
- 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.
- Марчук Г.И. Основные и сопряженные уравнения динамики атмосферы и океана // Метеорология и гидрология. 1974. № 2. С. 17-34. [Marchuk G.I. Osnovnyye i sopryazhennyye uravneniya dinamiki atmosfery i okeana [Basic and conjugate equations of dynamics of atmosphere and ocean]. Meteorologiya i gidrologiya [Meteorology and hydrology], 1974, no. 2, pp. 17-34. (In Russian)]
- Пененко В.В. Методы численного моделирования атмосферных процессов. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 350 с. [Penenko V.V. Metody chislennogo modelirovaniya atmosfernykh protsessov [Methods for numerical modeling of atmospheric processes]. Leningrad, Gidrometeoizdat Pub., 1981, 350 p.]
- 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. [Kochergin V.S., Kochergin S.V. Identifikaciya parametrov mgnovennogo tochechnogo istochnika zagryazneniya v Azovskom more na osnove metoda sopryazhennyh uravnenij [Identification of parameters of an instantaneous point source of pollution in the Azov sea on the basis of conjugate equations]. Morskoj gidrofizicheskij zhurnal [Marine hydrophysical journal], 2017, no. 1. P. 66-71. (In Russian)]
- 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. [Strahov V.N. Metod fil'tracii sistem linejnyh algebraicheskih uravnenij - osnova dlya resheniya linejnyh zadach gravimetrii i magnitometrii [Filtering method systems of linear algebraic equations is the basis for solving linear problems of gravimetry and magnetometry]. Doklady AN SSSR [Rep. of the USSR Academy of Sciences], 1991, vol. 320, no. 3, pp. 595-599. (In Russian)]
- Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. М.: Наука, 1982. 320 с. [Marchuk G.I. Matematicheskoye modelirovaniye v probleme okruzhayushchey sredy [Mathematical modeling in the environmental problem]. Moscow, Nauka Pub., 1982, 320 p. (In Russian)]
- Еремеев В.Н., Кочергин В.П., Кочергин С.В., Скляр С.Н. Математическое моделирование гидродинамики глубоководных бассейнов. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2002. 238 с. [Eremeyev V.N., Kochergin V.P., Kochergin S.V., Sklyar S.N. Matematicheskoye modelirovaniye gidrodinamiki glubokovdnykh basseynov [Mathematical modeling of hydrodynamics of deep-water basins]. Sevastopol, EKOSI-Gidrofizika Pub., 2002, 238 p. (In Russian)]
- Иванов В.А., Фомин В.В. Математическое моделирование динамических процессов в зоне море - суша. Севастополь: ЭКОСИ-гидрофизика, 2008. 363 с. [Ivanov V.A., Fomin V.V. Matematicheskoye modelirovaniye dinamicheskikh protsessov v zone more - susha [Mathematical modeling of dynamic processes in the zone of the sea - land]. Sevastopol: EKOSI-gidrofizika. 2008. 363 p. (In Russian)]
- 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. [Kochergin V.S., Kochergin S.V., Identifikaciya moshchnosti istochnika zagryazneniya v Kazantipskom zalive na osnove primeneniya variacionnogo algoritma [Identification of power source of pollution in the Kazantipsky Gulf through the application of a variational algorithm]. Morskoj gidrofizicheskij zhurnal [Marine hydrophysical journal], 2015, no. 2, pp. 79-88. (In Russian)]
- 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. [Kochergin V.S., Kochergin S.V. Ispol'zovanie variacionnyh principov i resheniya sopryazhennoj zadachi pri identifikacii vhodnyh parametrov modeli perenosa passivnoj primesi [The use of variational principles and the solution of the adjoint problem, identification of input parameters for models of transport of passive tracer]. In Ehkologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoj i shel'fovoj zon i kompleksnoe ispol'zovanie resursov shel'fa [Ecological safety of coastal and shelf zones and complex use of shelf resources], iss. 22. Sevastopol', MGI NANU, 2010, pp. 240-244. (In Russian)]
Скачивания
Загрузки
Даты
Поступление
После доработки
Публикация
Как цитировать
Лицензия
Copyright (c) 2017 Кочергин В.С., Кочергин С.В.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
