Технології моделювання метеорологічних процесів із засвоєнням даних вимірювань для систем підтримки прийняття рішень - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИРобота виконана в Інституті проблем математичних машин і систем НАН України, м. Науковий консультант доктор фізико-математичних наук, професор, Мадерич Володимир Станіславович, Інститут проблем математичних машин і систем НАН України, завідувач відділу математичного моделювання морських і річкових систем Горбань Ігор Ілліч, Інститут проблем математичних машин і систем НАН України, головний науковий співробітник відділу інтелектуальних систем автоматичного моделювання складних обєктів та процесів доктор технічних наук, професор Захист відбудеться “02” листопада 2011 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.204.01 в Інституті проблем математичних машин і систем НАН України за адресою: 03187, Київ-187, проспект Академіка Глушкова, 42. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту проблем математичних машин і систем НАН України за адресою: 03187, Київ-187, проспект Академіка Глушкова, 42.У таких системах велике значення набуває детальна оцінка поточного й майбутнього стану навколишнього середовища, зокрема, атмосфери як у режимі реагування на аварійні ситуації та стихійні гідрометеорологічні явища в реальному часі, так і в режимі планування, з метою зниження ризиків для населення від забруднення навколишнього середовища. Одночасно, інтегрування різноманітних метеорологічних моделей у СППР реального часу вимагає розробки нових ефективних чисельних схем розвязку рівнянь моделей та інформаційних технологій автоматизації відповідних обчислювальних процесів. У Законі України “Про Основні засади розвитку інформаційного суспільства в Україні на 2007 - 2015 роки” відзначено: “Сучасний розвиток суспільства, попри всі здобутки цивілізації, поставив світ, у тому числі й Україну, перед фактом критичного зменшення (вичерпання) природних ресурсів, а також забруднення навколишнього природного середовища. Проте, на сьогоднішній день на рівні Міністерства надзвичайних ситуацій, а також НАЕК “Энергоатом” і Держатомрегулювання, не існує системи, що дозволяє виробляти прогноз розповсюдження радіоактивного забруднення при масштабних аваріях на небезпечних обєктах, які вимагають використання чисельного прогнозу погоди й науково обґрунтованих методик розрахунків розповсюдження забруднюючих речовин в атмосфері. Метою роботи є вирішення актуальної науково-технічної проблеми підвищення точності прогнозно-аналітичних оцінок стану повітряного середовища, що розраховуються системами підтримки прийняття рішень на основі розробки нових методів моделювання із засвоєнням даних вимірювань та їх інтеграції в інформаційні системи прогнозування метеорологічних умов і розповсюдження атмосферних забруднень.Однак для таких моделей не розроблені методи засвоєння вимірювань, які дозволяють знаходити невідомі місця розташування й потужність джерела, що особливо актуально для задач оцінки розповсюдження міських забруднень. Тут поле нульового наближення представлене вектором , елементами якого є значення відповідної метеорологічної змінної у вузлах сітки; аналогічно вектор вимірів тієї ж величини складається із значень у точках вимірів. Для адаптації поля вітру, розрахованого на сітці МПП, під час засвоєння метеорологічних вимірювань (поля першого наближення ) використовується діагностична вітрова модель, в якій знаходиться поле вітру, яке мінімально відхиляється від поля першого наближення, і при цьому задовольняє умові бездивергентності вітру. Тут - перше наближення вектора керуючих параметрів, - коваріаційна матриця помилок першого наближення, - вектор упорядкованих вимірювань концентрації або потужності дози, - відображення, що ставить у відповідність вектору контрольних параметрів вектор розрахованих значень: , , - похибки моделі і вимірювань, які приймаються постійними; надалі будемо позначати Таким чином, задача 2 корекції поля вітру шляхом засвоєння вимірів концентрації може бути поставлена як задача мінімізації функціонала (4) при зазначених обмеженнях.В дисертації сформульовано й вирішено важливу науково-технічну проблему підвищення точності прогнозно-аналітичних оцінок стану повітряного середовища, що розраховуються системами підтримки прийняття рішень на основі розробки нових методів моделювання із засвоєнням даних вимірювань та їх інтеграції в інформаційні системи прогнозування метеорологічних умов та розповсюдження атмосферних забруднень. Отримані результати показують, що розроблені моделі можуть застосовуватися в системах підтримки прийняття рішень як у режимі реального часу, у випадку аварійних ситуацій, так і в режимі планування, з метою зниження ризиків і мінімізації наслідків для населення від забруднення навколишнього середовища. Уперше розроблено метод тривимірного засвоєння даних метеорологічних вимірювань у метеорологічних препроцесорах, в якому враховується просторовий розподіл кореляцій похибок розрахункових метеорологічних полів разом із фізичними закономірностями розподілу метеорологічних елементів у примежевому шарі атмосфери.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ