Использование метода сопряженных уравнений при идентификации источников загрязнения в Азовском море

Последовательные спутниковые изображения позволяют получать информацию об изменении пространственных структур, определяемых в оптическом диапазоне, в первую очередь концентрацией рассеивающей взвеси. Совместное использование спутниковых данных и моделей переноса пассивной примеси представляет интерес для определения источников поступления взвешенного вещества. На тестовом примере показана работоспособность вариационного алгоритма идентификации, произведено сравнение численного моделирования с последовательными спутниковыми изображениями сканера MODIS. Вариационный алгоритм идентификации мощности источника загрязнения осуществлен для района косы Долгой. При реализации алгоритма ассимиляции данных измерений в модели переноса пассивной примеси используются градиентные методы поиска оптимальных оценок. Поиск осуществляется за счет минимизации квадратичного функционала качества прогноза. Решение сопряженной задачи используется при построении градиента функционала качества. На основе вариационного метода ассимиляции данных измерений построен алгоритм поиска оптимальных оценок мощности источника загрязнения. При реализации алгоритма осуществляется интегрирование основной, сопряженной задач и задачи в вариациях. Последняя решается для определения итерационного параметра при осуществлении градиентного спуска. При интегрировании задач используются TVD аппроксимации. Для реализации процедуры были получены по модели POM в сигма координатах для акватории Азовского моря поля течений, коэффициенты турбулентной диффузии при восточном ветровом воздействии, которое преобладало в наблюдаемый период времени. Для этого промежутка времени серия спутниковых снимков, характеризующих поверхностную концентрацию взвешенного вещества в Азовском море, дает представление о динамических процессах, происходящих в бассейне. Решение сопряженной задачи и построение функций влияния позволило определить прибрежные области, влияющие на повышенную концентрацию взвешенного вещества в районе косы Долгой, которая наблюдается на спутниковых снимках. Произведено сравнение модельных оценок со спутниковой информацией о концентрации взвешенного вещества. Анализ результатов показал хорошую согласованность результатов численного моделирования со спутниковой информацией при задании источника примеси вдоль северной береговой линии косы Долгой, где в основном происходит взмучивание при данных динамических условиях. В дальнейшем результаты могут быть использованы при усвоении цифровых данных о концентрации взвешенного вещества.