Сибирские ученые разработали математический алгоритм для поиска загрязнений в Новосибирске

На основе данных с городских систем мониторинга, измеряющих концентрацию различных примесей в атмосфере, ученые Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН создали алгоритмы для оценки химической загрязненности в Новосибирске, а также — для составления прогнозов. Об этом один из исследователей рассказал на форуме «Городские технологии-2018».

Чтобы уточнить химическую ситуацию в атмосфере и понять, как на нее повлиять, можно разрабатывать математические модели, которые содержат огромное количество неопределенностей — основной из них является расположение источников выбросов. Ученые ИВМиМГ СО РАН поставили перед собой две задачи: создать алгоритмы оценки источников выбросов по данным сетей мониторинга и алгоритмы усвоения данных — они помогут сделать примерные прогнозы.

— Мы разработали технологию, которая включает как модель с данными систем мониторинга, так и определенную информацию про наш город — в частности, распределение пробок и интенсивность автомобильного движения, — рассказывает младший научный сотрудник Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН кандидат физико-математических наук  Алексей Владимирович Пененко. — На основе этого оценивалось расположение источников и выявлялось примерное распределение загрязнений по территории города в динамике.

Результаты тестирования в реальных условиях показали: в Новосибирске есть только пять доступных постов измерения в сутки (каждые 8 часов), что в сумме составляет 43 измерения за три дня. Ошибка при восстановлении уровня загрязнений с помощью алгоритма составит погрешность в 64 %, но если увеличить количество измерений (хотя бы раз в 4 часа), получится 46 %. 

Так что специалисты столкнулись с проблемой обеспечения Новосибирска данными мониторинга. Государственная сеть нечасто производит измерения, но частные сейчас набирают мощь. Правда, возникают вопросы о достоверности предоставляемых ими данных, потому что поддержка работы такой сети — очень дорогостоящая процедура. Поэтому государственные и частные источники данных могли бы скоординироваться, чтобы перепроверять друг друга. Также для контроля можно использовать мобильные лаборатории, установленные на транспортных средствах.

— На данный момент алгоритм адаптирован для условий Новосибирска,— добавляет Алексей Пененко. — Уже построены трехмерные модели с учетом трансформаций — для случая редких и рутинных — CO₂, NO₂ — загрязнителей. В дальнейшем мы планируем продолжать развитие алгоритмов с учетом локальных особенностей: улучшать снабжение данными мониторинга, увеличивать вычислительные мощности для учета большего количества химических веществ и привлекать новые кадры.

По словам ученого, проект берет начало с «Городских технологий-2017»: тогда специалисты ИВМиМГ СО РАН стали сотрудничать с коллегами из Сибирского регионального научно-исследовательского гидрометеорологического института. На данный момент ученым также приходится привлекать мощности Центра коллективного пользования «Сибирский суперкомпьютерный центр СО РАН», так как для работы требуются существенные вычислительные ресурсы.

Источник: http://www.sib-science.info/ru/news/sibirskie-uchenye-razrabotali-09042018