Том 21, номер 06, статья № 4

Аннотация:

Представлено развитие методики решения задач динамики атмосферы, океана и охраны окружающей среды. Новыми элементами являются численные алгоритмы получения оптимальных оценок прогнозируемых характеристик с учетом неопределенностей. Последние можно интерпретировать как ошибки моделей, параметров и входных данных. Функции неопределенностей явно вводятся в систему моделирования. Идея предлагаемого подхода базируется на специальной организации вариационного принципа для нелинейных моделей изучаемых процессов, которые рассматриваются в обобщенной вариационной формулировке. Для этого целевой функционал дополняется функционалами, выражающими суммарную меру всех неопределенностей и, при наличии данных наблюдений, меру отклонений между измеренными величинами и рассчитанными с помощью моделей образами этих величин. Описана структура вычислительной технологии, использующей универсальный алгоритм прямого-обратного моделирования для реализации методики. Предлагаемые алгоритмы предназначены для совершенствования организации адаптивных (или направленных) стратегий мониторинга и оптимального прогнозирования изменений качества атмосферы.

Список литературы:

1. Марчук Г.И. Сопряженные уравнения и анализ сложных систем. М.: Наука, 1992. 335 с. 2. Buizza R., Montani A. Targeting observations using singular vectors // J. Atmos. Sci. 1999. V. 56. N 17. P. 2965-2985. 3. Daescu D.N., Carmichael G.R. An adjoint sensitivity method for the adaptive location of the observations in air quality modelling // J. Atmos. Sci. 2003. V. 60. N 2. P. 434-450. 4. Ehrendorfer M., Tribbia J.J. Optimal prediction of forecast error covariances through singular vectors // J. Atmos. Sci. 1997. V. 54. N 2. P. 286-313. 5. Gelaro R., Buizza R., Palmer T.N., Klinker E. Sensitivity analysis of forecast errors and the construction of optimal perturbations using singular vectors // J. Atmos. Sci. 1998. V. 55. N 6. P. 1012-1037. 6. Kim H.M., Morgan M.C., Morss E. Evolution of analysis error and adjoint-based sensitivities: implications for adaptive observations // J. Atmos. Sci. 2004. V. 61. N 7. P. 795-812. 7. Toth Z., Kalnay Е. Ensemble forecasting at NMC: the generation of perturbations // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1993. V. 74. N 12. P. 2317-2330. 8. Пененко В.В. Вычислительные аспекты моделирования динамики атмосферных процессов и оценки влияния различных факторов на динамику атмосферы // Некоторые проблемы вычислительной и прикладной математики. Новосибирск: Наука, 1975. С. 61-77. 9. ПененкоВ.В., ОбразцовН.Н. Вариационный метод согласования полей метеорологических элементов // Метеорол. и гидрол. 1976. № 11. С.1-11. 10. Пененко В.В. Методы численного моделирования атмосферных процессов. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 352 c. 11. Пененко В.В. Системная организация математических моделей для задач физики атмосферы, океана и охраны окружающей среды. Препр. / ВЦ СО АН СССР (Новосибирск). 1985. № 619. С. 44. 12. Penenko V. Some aspects of mathematical modeling using the models together with observational data // Bull. Novosib. Comput. Cent. Ser. Numer. Model Atmos., etc. 1996. V. 4. P. 31-52. 13. Пененко В.В. Вариационное усвоение данных в реальном времени // Вычислит. технол. 2005. Т. 10. № 8. С. 9-20. 14. Penenko V.V., Tsvetova E.A. Variational technique for environmental risk/vulnerability assessment and control // Air, Water and Soil Quality Modelling for Risk and Impact Assessment / Ebel A. and Davitashvily T. (eds.). Dordrecht, Netherlands: Springer, 2007. P. 15-28. 15. ПененкоВ.В., ЦветоваЕ.А. Математические модели природоохранного прогнозирования // Прикл. мех. и техн. физ. 2007. Т. 48. № 3. С. 152-163. 16. Крутцен П.Й., Голицын Г.С., Еланский Н.Ф., Бреннинкмейр К.А.М., Шарффе Д., Беликов И.Б., Елохов А.С. Наблюдения малых примесей в атмосфере над территорией России с использованием железнодорожного вагона-лаборатории // Докл. РАН. 1996. Т. 350. № 6. С. 819-823. 17. Белан Б.Д., Зуев В.Е., Панченко М.В. Основные результаты самолетного зондирования аэрозоля в ИОА СО РАН (1981-1991 гг.) // Оптика атмосф. и океана. 1995. Т. 8. № 1-2. С. 131-156. 18. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Пестунов Д.А., Покровский Е.В., Симоненков Д.В., Ужегова Н.В., Фофонов А.В. Мобильная станция АКВ-2 и ее применение на примере г. Томска // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18. № 8. С. 643-648. 19. Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Панченко М.В., Полькин В.В., Холбен Б.Н., Смирнов А.В., Береснев С.А., Горда С.Ю., Корниенко Г.И., Николашкин С.В., Поддубный В.А., Тащилин М.А. Результаты мониторинга атмосферного аэрозоля в азиатской части России по программе AEROSIBNET в 2004 г. // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18. № 11. С. 968-975. 20. Белан Б.Д., Ивлев Г.А., Козлов А.С., Маринайте И.И., Пененко В.В., Покровский Е.В., Симоненков Д.В., Фофонов А.В., Ходжер Т.В. Сравнительная оценка состава воздуха промышленных городов Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20. № 5. С. 428-437. 21. Шварц Л. Анализ. М.: Мир, 1972. 824 c.