Использование многоканальных космических снимков для предсказательного моделирования процессов «цветения» фитопланктонных водорослей в мелководных водоемах на супер-ЭВМ
https://doi.org/10.23947/2587-8999-2017-2-128-140
Аннотация
Целью работы является разработка и исследование математической модели процессов «цветения» фитопланктонных водорослей, вызывающих заморные явления в мелководных водоёмах на основе современных информационных технологий и вычислительных методов. Для калибровки и верификации разработанной модели использовались экспедиционные данные и многоканальные космические снимки дистанционного зондирования Земли, полученные НИЦ «Планета». При параллельной реализации были использованы методы декомпозиции сеточных областей для вычислительно трудоемких задач, учитывающие архитектуру и параметры многопроцессорной вычислительной системы.
Ключевые слова
математическая модель,
«цветение» фитопланктона,
заморные явления,
многоканальные космические снимки,
супер-ЭВМ,
параллельные алгоритмы
При поддержке: Работа выполнена при поддержке РНФ, проект N 17-11-01286.
Об авторах
Александр Иванович Сухинов
Донской государственный технический университет
(344000 Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, д. 1)
Россия
Россия
Сухинов Александр Иванович, проректор по НИР и инновационной деятельности, Донской государственный технический университет (344000 Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, д. 1), доктор физико-математических наук, профессор
Алла Валерьевна Никитина
Научно-исследовательский институт многопроцессорных вычислительных систем имени академика А.В. Каляева Южного федерального университета
(347928 Таганрог, ул. Чехова, д. 2)
Россия
Россия
Никитина Алла Валерьевна, Научно-исследовательский институт многопроцессорных вычислительных систем имени академика А.В. Каляева Южного федерального университета (347928 Таганрог, ул. Чехова, д. 2), доктор технических наук, доцент
Александр Евгеньевич Чистяков
Донской государственный технический университет
(344000 Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, д. 1)
Россия
Россия
Чистяков Александр Евгеньевич, Донской государственный технический университет (344000 Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, д. 1), доктор физико-математических наук, профессор
Список литературы
1. Sukhinov A.I., Chistyakov A.E., Semenyakina A.A., Nikitina A.V. Numerical modeling of the ecological condition of the Sea of Azov with the application of the schemes of the growing accuracy of the order on the multiprocessor computing system // Computer researches and modeling. 2016. T. 8, No. 1. pp. 151 - 168.
2. Sukhinov A.I., Chistyakov A.E., Nikitina A.V., Semenyakina A.A., Korovin I.; Schaefer G. Publications. Modeling of oil spill spread 2016 5th International Conference on Informatics, Electronics and Vision (ICIEV). 2016. pp: 1134 - 1139.
3. State Research Center «Planeta», http://planet.iitp.ru/english/index_eng.htm
4. Sukhinov A.I., Nikitina A.V., Chistyakov A.E., Semenov I.S., Semenyakina A.A., Khachunts D.S. Mathematical modeling of eutrophication processes in shallow waters on the multiprocessor computer system / CEUR Workshop Proceedings. Vol. 1576. 2016. PP. 320-333,10th Annual International Scientific Conference on Parallel Computing Technologies, PCT 2016; Arkhangelsk; Russian Federation; 29 March 2016 through 31 March 2016; Code 121197.
5. Nikitina A. V., Sukhinov A.I., Ugolnitsky G.A., Usov A.B., Chistyakov A.E., Puchkin M.V., Semenov I.S. Optimal control of sustainable development in the biological recovery of the Azov Sea // Mathematical Models and Computer Simulations. 2017. 9 (1), pp. 101-107.
6. Nikitina A.V., Tretyakova M.V. Modeling the process of algolization of a shallow water body by introducing into it a strain of green alga Chlorella vulgaris bin // Izvestiya SFU. Technical science. 2012. No. 1. pp. 128-133.
7. Sukhinov A.I., Nikitina A.V., Chistyakov A.E., Semenov I.S. Mathematical modeling of conditions of formation of freezes in shallow water reservoirs on a multiprocessor computer system // Computational methods and programming: new computing technologies. 2013. Vol.14. №1. pp. 103-112.
8. Sukhinov A.I., Chistyakov A.E., Protsenko E.A. Two-dimensional hydrodynamic model, taking into account the dynamic reconstruction of the bottom of a shallow water body // Izvestiya SFU. Technical science. 2011. № 8 (121). pp. 159-167.
9. Sukhinov A.I., Chistyakov A.E., Protsenko E.A. Construction of a discrete two-dimensional mathematical model of sediment transport // Izvestiya SFU. Technical science. 2011. № 8 (121). pp. 32-44.
10. Sukhinov A.I., Chistyakov A.E., Protsenko E.A. Mathematical modeling of sediment transport in the coastal zone of shallow reservoirs. Mathematical models and computer simulations. 2014. Vol. 6. No. 4. pp. 351-363.
11. Samarsky A.A. The theory of difference schemes. Moscow: Nauka, 1989. 616 p.
12. Nikitina AV, Semenyakina AA, Chistyakov AE Parallel realization of the diffusion-convection problem on the basis of high accuracy schemes // Journal of Computer and Information Technologies. 2016, No. 7 (146). pp. 3-7.
13. Semenyakina A.A., Nikitina A.V., Chistyakov A.E., Sukhinov A.I. A complex of models, explicit regularized schemes of increased accuracy order and programs for predictive modeling of consequences of oil spills accident // Proceedings of the Conference «Parallel Computing Technologies: PСT-2016» / 2016 pp. 308-317.
14. Sukhinov A.I., Chistyakov A.E., Semenyakina A.A., Nikitina A.V. Parallel implementation of the tasks of transport of substances and restoration of the bottom surface on the basis of schemes of increased accuracy order // Computational methods and programming: new computing technologies. 2015. Vol.16. pp. 256 - 267.
15. Konovalov A.N. To the theory of alternating-triangular iteration method // Siberian Mathematical Journal. 2002. 43: 3. pp. 552-572.
16. Belotserkovsky O.M. Turbulence: New Approaches. Moscow: Nauka, 2003. 286 c.
17. Sukhinov A.I., Chistyakov A.E. Adaptive modified alternating-triangular iterative method for solving grid equations with a nonselfadjoint operator. // Mathematical Modeling. 2012. Vol. 24, №1. pp. 3-20.
18. Nikitina A.V., Sukhinov A.I., Ugolnitsky G.A., Usov A.B., Chistyakov A.E., Puchkin M.V., Semenov I.S. Optimal management of sustainable development in the biological rehabilitation of the Azov Sea // Mathematical modeling. 2016. Vol. 28, №7. pp. 96 - 106.
19. Nikitina A.V., Puchkin M.V., Semenov I.S., Sukhinov A.I., Ugolnitsky G.A., Usov A.B., Chistyakov A.E. Differential-game model of prevention of freezing in shallow water bodies // Management of large systems. 2015. Issue 55. pp. 343 - 361.
20. Trân J.K. A predator-prey functional response incorporating an indirect interference and depletion // Verh. Internat. Verein. Limnol. 2008. Vol. 30, pp. 302 - 305.
21. Tyutyunov Yu., Senina I., Arditi R. Clustering due to acceleration in the response to the population gradient: a simple self-organization model // The American Naturalist. 2004, pp. 722-735.
22. Volterra V. Variations and fluctuations of the number of individuals in an animal species living together // Rapp. P. - V. Reun. Cons. Int. Explor. Mer. 1928. 3, pp. 3-51.
23. Yakushev E.V., Mikhailovsky G.E. Mathematical modeling of the influence of marine biota on the carbon dioxide ocean-atmosphere exchange in high latitudes // Air-Water Gas Transfer, Sel. Papers, Third Int. Symp., Heidelberg University, ed. by B. Jaehne and E.C. Monahan, AEON Verlag & Studio, Hanau. 1995, pp. 37-48.
Рецензия
Для цитирования:
Сухинов А.И., Никитина А.В., Чистяков А.Е. Использование многоканальных космических снимков для предсказательного моделирования процессов «цветения» фитопланктонных водорослей в мелководных водоемах на супер-ЭВМ. Computational Mathematics and Information Technologies. 2017;1(2). https://doi.org/10.23947/2587-8999-2017-2-128-140
For citation:
Sukhinov A.I., Nikitina A.V., Chistyakov A.E. Using multichannel satellite images for predictive modelling the «bloom» phytoplankton processes in shallow waters on supercomputer. Computational Mathematics and Information Technologies. 2017;1(2). https://doi.org/10.23947/2587-8999-2017-2-128-140
Просмотров:
157
Послать статью по эл. почте 