Главная – Журналы – Поиск по журналам

В данной статье мы даем новый апостериорный анализ ошибок для линейной конечно-элементной аппроксимации параболической интегро-дифференциальной задачи оптимального управления. Состояние и сопряженное состояние аппроксимируются кусочно-линейными функциями, тогда как переменная управления дискретизируется с использованием метода вариационной дискретизации. Сначала мы определяем эллиптические реконструкции численных решений, а затем обсуждаем апостериорные оценки ошибок для всех переменных.

Рассматривается задача вариационного усвоения данных наблюдений для модели термодинамики моря с целью восстановления потоков тепла на поверхности с учетом ковариационных матриц ошибок входных данных. Исследована чувствительность функционалов от решения к входным данным в рассматриваемой задаче вариационного усвоения и приведены результаты численных экспериментов для модели динамики Балтийского моря.

Рассматривается обратная задача восстановления коэффициента в дифференциальном уравнении модели развития однородной биологической популяции организмов, структурированных по возрасту. В модели учитывается влияние миграционных потоков на изменение размера популяции. Устанавливаются условия, обеспечивающие единственность решения обратной задачи. Предлагается краткий обзор алгоритмов для численного решения обратной задачи.

Рассмотрено изменение барического поля поверхности АТ-500 гПа в два естественных периода земной климатической системы - в период стабилизации и вторую волну глобального потепления, которая включает в себя активную фазу и фазу замедления потепления. Территорией исследования выбран Атлантико-Евразийский сектор полушария, характеризующийся наибольшей погодно-климатической неустойчивостью. Анализ климатических полей проводился для января и июля. Установлено, что и в январе, и в июле самая высокая степень зональности характерна для активной фазы второй волны глобального потепления. В январе выявлено западно-восточное смещение климатической барической волны от одного естественного климатического периода к другому. Западное смещение наблюдалось в период стабилизации и в фазе замедления потепления. Движение волны к востоку имело место в активной фазе второй волны глобального потепления. В июле на фоне западно-восточного смещения барической волны на большей части Европейской России в период замедления потепления формировался антициклонический очаг, что указывает на увеличение повторяемости антициклонов на этой территории. Высказано предположение, что такая перестройка поля давления способствует повышению роли летних трансформационных процессов в настоящем потеплении.

Впервые дается географический анализ проявления различных форм меандрирования речных потоков и условий развития излучин русел и излучин рукавов разветвлений русел. Показано, что неустойчивость прямолинейного движения потоков, обусловливая их извилистость (меандрирование), находит отражение, в первую очередь, в образовании и развитии речных излучин (формировании меандрирующих русел), которые представляют собой наиболее распространенный морфодинамический тип русла на малых и средних реках. Установлено, что излучины русла доминируют на реках южной части Восточно-Европейской равнины, в Западной Сибири, других низменностей, для которых характерно (по геолого-геоморфологическим условиям) свободное развитие русловых деформаций. На больших реках этих регионов излучины осложняются островами на их крыльях или в привершинных частях, а на нижней Волге, средней и нижней Оби, относящихся к категории крупнейших, свойственны рукавам раздвоенных русел (Волги и Ахтубы, Малой, Горной и Большой Оби). Выявлено, что специфическая особенность меандрирующих и разветвленных русел - пойменно-русловые разветвления с меандрирующими рукавами (до 3-6 излучин каждого). На разветвленных реках любого типа процесс меандрирования проявляется в образовании излучин рукавов, в прямолинейных неразветвленных руслах - в извилистости меженного потока среди побочней, расположенных в шахматном порядке. В условиях ограниченного развития русловых деформаций (северо-запад ЕТР, Средне-Сибирское плоскогорье) преобладают врезанные излучины и излучины рукавов разветвлений врезанного русла на больших реках. В областях сложного геолого-геоморфологического строения происходит сложное чередование свободных и врезанных излучин, разветвленного русла с излучинами рукавов врезанного и широкопойменного русла. На горных реках встречаются врезанные излучины и структурно-обусловленные изгибы русла. Распространение различных форм меандрирования отражено на мелкомасштабной карте, на которой совмещено районирование для малых и средних рек и линейная форма (внемасштабные полосы) для больших и крупнейших рек.

Для территории почти всей материковой части России общей площадью около 17 млн км² средствами ГИС-технологий впервые построена электронная векторная карта бассейнов малых рек и их межприточных пространств с региональным уровнем пространственной детальности (м-б 1:1 000 000). В качестве цифровой модели рельефа использована глобальная модель GMTED2010. Общее количество бассейновых геосистем составляет 388 627, их средняя площадь 47,8 км². Выделенные бассейновые геосистемы выступили операционно-территориальными единицами, относительно которых создана геобаза пространственных данных, характеризующих природно-ресурсный потенциал и геоэкологию России. Для значительной части страны создан геопортал открытого доступа «Речные бассейны Европейской части России», где размещена вся полученная информация. В статье приводятся примеры решения задач на базе сформированной ГИС и бассейнового подхода. Цифровая мозаика бассейнов малых рек позволяет «собирать» для проведения географического анализа территории как различного масштабного уровня (от локального до трансрегионального), так и различной таксономии (от водосборов крупных рек до федеральных округов России). Приведены такие примеры с созданием специализированных ГИС для великих рек Сибири - Оби и Лены и ряда федеральных округов - Приволжского и Сибирского. На основе созданной карты бассейнов и ГИС решается ряд крупных географических и геоэкологических задач: оценка современной интенсивности эрозии почв, густоты овражного расчленения, моделирования водного стока рек и антропогенного воздействия на бассейновые геосистемы.

Уточнена система высших классов географических комплексов и на их основе выделены природные и природно-техногенные типы ярусности географической оболочки. Обсуждается понятие «ландшафтная сфера». Предложена модель географической оболочки (эпигеосферы) на основе сменяющих друг друга по вертикали ярусов, каждый из которых представляет собой совокупность латерально граничащих геокомплексов уровня ландшафта на поверхности раздела геосфер (атмо-, гидро- и литосферы) или в толще одной из них. Обоснована классификационная система из семи отделов (классов высшего ранга) природных геокомплексов; выделены атмолитосферные (наземные), гидролитосферные (донные (подводные) и ледово-минеральные (подледниковые)), атмогидросферные (воздушно-водные (водно-поверхностные) и воздушно-ледовые), атмогидролитосферные (земноводные и ледниковые), атмосферные (воздушные), гидросферные (водные и ледовые), литосферные (подземные (минеральные)) геокомплексы. Классификация служит единым основанием для сравнительного анализа самых разных частей географической оболочки. Этот подход позволяет отображать не только ярусность, но и все аспекты пространственной структуры и может быть использован как на глобальных и региональных, так и на локальных уровнях. Эта же модель позволяет отразить антропогенные изменения пространственной структуры; выделено четыре природных типа ярусной структуры географической оболочки: наземный; земноводный (континентальный и морской) и ледниковый; среднеглубинно-водный (морской и континентальный) и ледниковый; глубоководный (океанический и морской) и ледниковый. Выявлено пять техногенно измененных (природно-техногенных) подтипов ярусной структуры: два - в наземном и по одному - в остальных. Концепция ландшафтной сферы как части географической оболочки по зонам контакта геосфер дополнена представлениями о ландшафтной сфере как об оболочке, приуроченной к внешней границе литосферы. В этом варианте концепции ландшафтную сферу образуют геокомплексы трех отделов: атмолитосферные, атмогидролитосферные и гидролитосферные.

В связи с растущей проблемой истощения природных ресурсов на мировом уровне рассмотрена концепция устойчивого развития и природного капитала как актуальных инструментов рационального природопользования. Обозначено место особо охраняемых природных территорий в структуре природного капитала. Изучены качественные и количественные характеристики сети ООПТ и их изменения с 1992 г. по настоящее время, соответствующие рекомендациям мирового сообщества в рамках концепции устойчивого развития. Отмечены страны с наиболее успешным опытом функционирования сетей ООПТ. Обозначена проблема соответствия показателей сети ООПТ в различных регионах Российской федерации международным требованиям. Дана оценка сети ООПТ на примере Омской области по различным структурным показателям и рекомендации по ее совершенствованию. Рассмотрено состояние сети ООПТ Омской области как важной части природного капитала региона. Представлены данные о современной структуре сети ООПТ Омской области. Выявлено неравномерное распределение ООПТ по территории региона, малое число ООПТ категории «природный парк» и отсутствие ООПТ федерального значения. Проанализирована динамика количества ООПТ в 2015-2020 гг., представлены данные об изменениях числа ООПТ по категориям за указанный период. Выявлено сокращение площади ООПТ в регионе. Даны рекомендации по повышению эффективности управления сетью ООПТ Омской области. Изучен опыт зарубежных стран по использованию механизма государственно-частного партнерства для повышения эффективности функционирования ООПТ и привлечения в данную сферу частных инвестиций. Рассмотрена Стратегия развития системы особо охраняемых природных территорий в Омской области на период до 2030 года. Определены цель, задачи и принципы реализации Стратегии в области организации и функционирования ООПТ, а также выделены основные направления деятельности государственных органов по повышению общественной поддержки ООПТ и по созданию условий для развития познавательного туризма.

Рассматриваются закономерности сорбции калия из водного раствора KCl тремя типами почв (торфянисто-низинной, светло-каштановой, аллювиальной дерновой), сформированными в условиях Западного Забайкалья, и их обрабатываемыми аналогами. Сорбцию калия в почве измеряли в лабораторных условиях с помощью эксперимента, в котором почвы уравновешивали раствором KCl с различной начальной концентрацией (0,5; 1,0; 3,0; 5,0 ммоль/л) в течение 24 ч. Полученные изотермы сорбции калия описывались уравнениями Ленгмюра и Фрейндлиха. Параметры данных уравнений указывают на неоднородность связи ионов калия с твердой фазой почв. Максимальное поглощение калия исследуемыми почвами составляло 53,2-87,8 % при исходной концентрации внесенного раствора KCl в 1 ммоль/л, при этом коэффициент распределения (K_d) калия между твердой и жидкой фазами исследуемых почв изменялся от 11,37 до 72,11 л/кг. Наибольшее значение K_d выявлено для торфянисто-низинной почвы и наименьшее для аллювиальной дерновой. Закономерности изменения K_d калия коррелируют со степенью его поглощения почвой. Величина максимальной сорбционной емкости калия почвами изменялась в верхних гумусовых горизонтах от 54,05 до 98,04, в нижних - от 35,71 до 100,0 ммоль/кг. Значения коэффициента K_L уравнения Ленгмюра в гумусовых горизонтах было немногим меньше (0,272-0,668 л/ммоль), чем в минеральных (0,102-1,511 л/ммоль). Это свидетельствует о том, что в минеральных горизонтах калий связывается прочнее. Коэффициент K_F уравнения Фрейндлиха в гумусовых горизонтах изменялся от 9,98 до 23,51 ммоль/кг, в минеральных - от 6,63 до 26,77 ммоль/кг. Установлено, что исследованные почвы характеризуются различной сорбционной активностью по отношению к калию и образуют убывающий ряд по уровню его поглощения: торфянисто-низинные > светло-каштановые > аллювиальные дерновые.

Представлены результаты наземных ландшафтных исследований, проведенных в гольцах Баргузинского и Байкальского хребтов. Рассмотрены современные экзогенные процессы рельефообразования, изменяющие структуру гольцовых геосистем. На ключевых участках заложены профили для дальнейших крупномасштабных исследований геосистем. Выявлено, что на Баргузинском хребте преобладают скальные водораздельные и каровые комплексы, крутосклоновые скалисто-грубообломочные, склоновые кустарниковые кедрово-стланиковые. На Байкальском хребте ландшафтную структуру ключевого участка составляют скальные, крутосклоновые скалисто-грубообломочные, склоновые темнохвойные редуцированного и ограниченного развития. При использовании космических материалов, топографических карт и результатов наземных маршрутных исследований были созданы ландшафтные карты ключевых участков. Основной единицей картографирования в масштабе 1:50 000 является группа фаций, которой свойственно сходство местоположений, принадлежность растительных ассоциаций к одной группе, а почвенных разностей - к одному роду, представляющая собой однородные природные и природно-антропогенные геосистемы топологического уровня. Группы фаций дифференцируются по режиму увлажнения на разных участках, геолого-структурным особенностям горных пород, положению в рельефе (отношению к высотным поясам, крутизне склонов и экспозиции, эффектам барьерной тени и инсоляции), высотно-поясной дифференциации почвенного и растительного покрова. Сделан вывод, что современная структура гольцовых геосистем Прибайкалья испытывает изменения, связанные преимущественно с потеплением климата. Создаются условия для формирования почв, зарастания щебнистых участков пионерной растительностью, расширения ареалов кедрово-стланиковых, ерниковых, ольховых кустарников.