Источники информации для моделирования и прогнозирования

Основным источником информации об окружающей среде является мониторинг (рис. 1.2).

Мониторинг –система наблюдений, позволяющая выделить изменения состояния биосферы под влиянием человеческой деятельности.

Рис. 1.2 – Место мониторинга в управлении природной средой: Б – биосфера; А – антропогенный фактор; М – мониторинг; Э – экономика; Н – наука.

Рассмотрим структуру мониторинга.

		Информационная система Управление

Рис. 1.3. Структурная схема мониторинга

1 – прямая связь (прогноз базируется на наблюдении и для него необходимо: знать закономерности изменения среды, иметь схему прогноза, знать возможности численного роста популяций или других компонентов);

2 – обратная связь (направленность прогноза определяет структуру и состав наблюдательной сети);

3,4 – оценка – это определение ущерба от воздействий, выбор оптимальных условий для человеческой деятельности, определение соответствующих резервов, после чего проводится регулирование качества среды. (Пунктиром помечены другие возможные обратные связи, влияющие на методику и характер наблюдений).

Пример построения модели

Объект – твердые достаточно крупные частицы, попавшие в атмосферу.

Задача – смоделировать движение частиц в атмосфере.

Будем считать для простоты, что на выброшенные в атмосферу частицы с какого-то момента действует только сила тяжести по закону всемирного тяготения

,

где m и M – массы частицы и Земли; R – расстояние между центрами их масс; G – гравитационная постоянная.

Под действием этой силы частица будет двигаться согласно закону Ньютона

,

где а – ускорение.

Эти два закона определяют простейшую модель падения частицы, которую можно получить в виде

.

Здесь h(t) – высота частицы в любой момент времени; Н – начальная высота падения; v – скорость, а g – ускорение свободного падения.

Модель позволяет установить положение и скорость частицы в любой момент времени и когда она упадет на земную поверхность. Очевидно, что модель не учитывает сопротивление воздуха и других факторов, специфичных для атмосферных частиц, поэтому модель можно уточнить, с использованием закономерностей аэродинамики, коагуляции, электростатики и представить, к тому же, в виде дифференциальных уравнений или их интегралов, что обычно и делают для прогноза движения загрязнения, например в атмосфере (см. раздел 10).