Введение к работе
Актуальность теми. Проблема исследавания возможных последствий человеческой деятельности требует изучения многих взаимосвязанных биосферных процессов. Один из важнейших аспектов этой проблемы состоит в изучении процессов загрязнения атмосферы с учетом физико-географических, экологических и климатических особенностей рассматриваемой территории. Решению этой проблемы посвящены многие международные и национальные природоохранные программы, в рамках которых собраны обширные данные об уровнях атмосферного загрязнения в различных климатических зонах. Эти данные используются для моделирования процессов распространения загрязнителей в атмосфере. Созданные модели подобного рода описывают конкретные природные системы и рассматривают поведение газовых и твердых фракций загрязнителей в атмосфере.
Сложность и неоднозначность зависимостей процессов распространения загрязнителей в атмосфере от параметров окружающей среда обуславливают многообразие задач, связанных с выбором методов параметризации этих процессов и способов автоматизации обработки разнотипной информации. Важным моментом здесь является синтез имитационной системы, которая носила бы универсальный характер и ее можно было бы адаптировать к конкретным условиям изучаемой территории.
Актуальность темы диссертации определяется необходимостью автоматизации процесса моделирования атмосферного загрязнения, созданием компьютерной технологии для комплексного изучения динамики загрязнителей в атмосфере над заданными регионом и акваторий, обеспечением возможности проведения вычислительных экспериментов с учетом априорной и текущей информации о параметрах окружающей среда, а также изучения гипотетических ситуаций в рамках выбранного сценария антропогенного воздействия на эти параметры.
Настоящая работа проводилась в соответствии с планами научно-технического сотрудничества между ИРЭ РАН и рядом научных организаций СРВ, а также по программе "Экологическая безопасность России".
Цель роботы. Целью диссертационной работы является построение имитационной системы для изучения процессов распространения загрязнений в реальной атмосфере и проведение вычислительных . экспериментов по оценке экологического состояния территорий на примере Вьетнама.
Нсщчная новизна результатов. Разработанная имитационная, система для вычислительных экспериментов в физике атмосферного загрязнения (ИСФАЗ) создана впервые, а полученные с ее помощью результаты являются новыми:
-
На основе вычислительных экспериментов для климатических, физико-географических и экологических условий территории' Вьетнама впервые оценены зависимости уровней загрязнения атмосферы от влияния трансграничных переносов и показана возможность -использования ИСФАЗ в национальном экологическом мониторинге.
-
В ходе вычислительных экспериментов впервые оценена роль . растительных покровов в формировании уровней концентраций окислов, серы и азота над территорией Вьетнама. Показано, что сведение лесов и их замена другими формациями допустимо не более чем до 30-40% от современного уровня. Превышение этого воздействия может повысить уровень интегральной загрязненности атмосферы на 12-15%.
-
Впервые изучены возможные нарушения биогеохимических циклов углекислого газа и окислов серы в атмосфере над территорией Вьетнама в зависимости от антропогенных воздействий. Показано, что сжигание всех лесов на территории Вьетнама вызовет в установившемся режиме повышение содержания С02 на 1.2%.' Стационарное состояние в цикле S02 наступит в течение одного года.
Практическая ценность. Научно-практическая ценность работы состоит в использовании предложенной технологии совместного описания контактных точечных и дистанционных трассовых и площадных измерений в рамках единой модели физических процессов переноса загрязнителей в атмосфере над заданным регионом. Построенная система использована для вычислительных экспериментов по оценке значимости различных параметров окружающей среды территории Вьетнама в формулировании и динамике пространственных распределений окислов серы и азотгГ'в атмосфере. Имитационная система может быть адаптирована к "условиям любого региона.
Положения выносите на защити:
1. Разработанная имитационная система для вычислительного
эксперимента в физике атмосферного загрязнения позволяет
рассчитывать динамические характеристики газовых и твердых
загрязненителей в атмосфере и получать пространственные
распределения их концентраций над любой территорией.
-
Программное обеспечение имитационной системы, реализующее технологию привязки системы к конкретному природному объекту; модель динамики атмосферного загрязнения в зависимости от физического состояния атмосферного слоя и земной поверхности; алгоритмы формирования пространственного образа по отрывочным во времени и фрагментарным в пространстве данным.
-
Уровень загрязнения атмосферы над территорией Вьетнама определяется транс-граничными переносами и состоянием растительных покровов. Предельно допустимым является замена лесных массивов другими почвенно-растительными формациями не более чем до 30-40% от современного уровня. Превышение этого воздействия может повысить уровень интегральной загрязненности атмосферы на 12-15%.
Апробация работ.
Основные результаты работы докладывались на заседании Секции Кибернетики НТОР и ЭС им.А.С.Попова (май 1993г.), на Всероссийской научной сессии НТОР и ЭС им.А.С.Попова (май 1994г.), на семинаре отдела'информатики ИРЭ РАН (сентябрь 1994г).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 12 печатных работах.
Стришіра и объел диссертации. Диссертацилнная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 116 страницах машинописного текста, включая список литературы из 63 на-наименований, 20 рисунков и 14 таблиц.
