Вариационные процедуры идентификации входных параметров модели переноса пассивной примеси
УДК
51.37DOI:
https://doi.org/10.31429/vestnik-18-3-41-45Аннотация
В работе представлена методика вариационной идентификации входных параметров для модели переноса пассивной примеси в результате ассимиляции данных измерений. Усвоение производится за счет минимизации квадратичного функционала качества прогноза, а решение сопряженной задачи используется для построения градиентов функционала в пространстве параметров. Представлены формулы для вычисления таких градиентов в случае идентификации начальных полей концентрации, коэффициентов турбулентной диффузии и мощности источников загрязнения. При решении задач экологической направленности на основе применения численных динамических моделей и моделей, описывающих процессы распространения тех или иных загрязняющих веществ, естественным образом встает задача улучшения прогнозируемых модельных полей за счет идентификации входных параметров моделей. Одним из способов такой идентификации является вариационный метод ассимиляции основанный на минимизации невязок прогноза и решении сопряженных задач специального вида. Разработка таких алгоритмов является важной и актуальной задачей в связи с возрастающей антропогенной нагрузкой и необходимостью создания систем мониторинга состояния окружающей среды.
Информация о финансировании
Работа выполнена в рамках государственного задания по теме 0555-2021-0005 «Комплексные междисциплинарные исследования океаноло-гических процессов, определяющих функционирование и эволюцию эко-систем прибрежных зон Черного и Азовского морей» (шифр «Прибрежные исследования»).
Библиографические ссылки
- 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. Matematicheskoe modelirovanie dinamicheskih processov v zone more–susha [Mathematical modeling of dynamic processes in the sea–land zone]. EKOSI-gidrofizika, Sevastopol', 2008. (In Russian)]
- Фомин В.В. Численная модель циркуляции вод Азовкого моря // Научные труды УкрНИГМИ. 2002. Вып. 249. С. 246–255. [Fomin V.V. CHislennaya model' cirkulyacii vod Azovkogo morya [Numerical model of the Azov Sea water circulation]. Nauchnye trudy UkrNIGMI [Scientific works of UkrNIGMI], 2002, vol. 249, pp. 246–255. (In Russian)]
- Marchuk G.I., Penenko V.V. Application of optimization methods to the problem of mathematical simulation of atmospheric processes and environment // Modelling and Optimization of Complex Systems / Ed. G.I. Marchuk. Proc. оf the IFIP-TC7 Working conf. NewYork: Springer, 1978. pp. 240–252.
- Пененко В.В. Методы численного моделирования атмосферных процессов. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 350 с. [Penenko V.V. Metody chislennogo modelirovaniya atmosfernyh processov [Methods for numerical modeling of atmospheric processes]. Gidrometeoizdat, Leningrad, 1981. (In Russian)]
- Агошков В.И., Пармузин Е.И., Шутяев В.П. Ассимиляция данных наблюдений в задаче циркуляции Черного моря и анализ чувствительности её решения // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49. № 6. С. 643–654. [Agoshkov V.I., Parmuzin E.I., Shutyaev V.P. Assimilyaciya dannyh nablyudenij v zadache cirkulyacii Chernogo morya i analiz chuvstvitel'nosti eyo resheniya [Assimilation of observational data in the problem of circulation of the Black Sea and analysis of the sensitivity of its solution]. Izvestiya RAN. Fizika atmosfery i okeana [Izvestiya RAN. Physics of the atmosphere and ocean], 2013, vol. 49, no. 6, pp. 643–654. (In Russian)]
- Shutyaev V.P. Adjoint equations in variational data assimilation problem // Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modeling. 2018. T. 33, № 2. P. 137–147. DOI: 10.1515/rnam-2018-0012
- Кочергин В.С., Кочергин С.В. Использование вариационных принципов и решения сопряженной задачи при идентификации входных параметров модели переноса пассивной примеси // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2010. Вып. 22. 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 conjugate problem in the identification of the input parameters of the model of the transfer of a passive admixture]. Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoj i shel'fovoj zon i kompleksnoe ispol'zovanie resursov shel'fa [Environmental safety of coastal and shelf zones and integrated use of shelf resources], 2010, vol. 22, pp. 240–244. (In Russian)]
- Кочергин В.С., Кочергин С.В. Определение переменной по времени мощности точечного источника загрязнения в Азовском море на основе вариационного алгоритма ассимиляции // Процессы в геосредах. 2020. № 1. С. 594–598. [Kochergin V.S., Kochergin S.V. Opredelenie peremennoj po vremeni moshchnosti tochechnogo istochnika zagryazneniya v Azovskom more na osnove variacionnogo algoritma assimilyacii [Determination of the time variable of the power of a point source of pollution in the Sea of Azov based on the variational assimilation algorithm]. Processy v geosredah [Processes in geoenvironments], 2020, no. 1, pp. 594–598. (In Russian)]
- Кочергин В.С., Кочергин С.В., Станичный С.В. Вариационная ассимиляция спутниковых данных поверхностной концентрации взвешенного вещества в Азовском море // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 2. С. 40–48. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-2-40-48 [Kochergin V.S., Kochergin S.V., Stanichnyj S.V. Variacionnaya assimilyaciya sputnikovyh dannyh poverhnostnoj koncentracii vzveshennogo veshchestva v Azovskom more [Variational assimilation of satellite data on the surface concentration of suspended matter in the Sea of Azov]. Sovremennye problemy distancionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa [Modern problems of remote sensing of the Earth from space]. 2020. vol. 17, no. 2, pp. 40–48. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-2-40-48 (In Russian)]
- Kochergin V.S., Kochergin S.V. Identification of a Pollution Source Power in the Kazantip Bay Applying the Variation Algorithm // Physical Oceanography. 2015. No. 2. P. 69–76.
- Kochergin S.V. Fomin V.V. Variational Identification of Input Parameters in the Model of Distribution of the Pollutants from the Underwater Source. Physical Oceanography. 2019. Vol. 26. Iss. 6. P. 547–556. DOI: 10.22449/1573-160X-2019-6-547-556
Скачивания
Загрузки
Даты
Поступление
После доработки
Публикация
Как цитировать
Лицензия
Copyright (c) 2021 Кочергин В.С., Кочергин С.В.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
