Введение
1. Математические модели и информационные системы для анализа и представления качества атмосферного воздуха над урбанизированными территориями 13
1.1 Характеристики, определяющие качество атмосферного воздуха в пограничном слое атмосферы 13
1.1.1 Основные загрязнители атмосферного воздуха в городах и их воздействие на окружающую среду 13
1.1.2 Предельно допустимые концентрации и комплексные показатели загрязненности атмосферы 15
1.1.3 Влияние метеорологических условий на качество атмосферного воздуха. 16
1.2 Метеорологические модели атмосферы 16
1.2.1 Классификация моделей 16
1.2.2 Глобальные модели 17
1.2.3 Мезомасштабные (региональные) модели 18
1.3 Мезомасштабные модели переноса и химических трансформаций примеси...21
1.3.1 Подходы к моделированию 21
1.3.2 Эйлеровы мезомасштабные модели переноса для оценки качества воздуха в городах 21
1.3.3 Кинетические схемы химических реакций, используемые в современных моделях 22
1.3.4 Математическая модель атмосферной диффузии для исследования распределения первичных и вторичных загрязнителей воздуха над урбанизированной территорией 26
1.4 Автоматизированные информационные системы качества атмосферного воздуха в городах 27
1.4.1 Информационно-измерительные комплексы 27
1.4.2 Информационно-вычислительные комплексы для прогноза качества воздуха 33
1.5 Семантические модели города 38
1.6 Выводы 39
2 Постановка задачи 40
2.1 Физическая постановка задачи 40
2.2Математическая постановка задачи 41
2.2.1 Моделирование переноса примеси с учетом образования вторичных компонент 41
2.2.2 Моделирование источников и стоков примеси 46
2.3 Постановка задачи создания комплекса программ и связанных с ним информационно-вычислительных систем 49
2.3.1 Получение данных, связанных данных и онтологии 49
2.3.2 Построение информационной системы 50
2.4 Выводы 51
3 Метод решения и результаты тестирования транспортной модели 52
3.1 Численный метод решения систем адвективно-диффузионно-кинетических уравнений 52
3.1.1 Аппроксимация адвективно-диффузионно-кинетического уравнения 52
3.1.2 Устойчивость явно-неявной схемы 61
3.1.3. Решение сеточных уравнений 64
3.1.4 Параллельная реализация численного алгоритма на многопроцессорной вычислительной технике 65
3.2 Методика интерполирования результатов наблюдений и глобального метеорологического прогноза 73
3.2.1 Использование данных наблюдений при построении локального прогноза метеорологических параметров 77
3.2.2 Использование данных глобального метеорологического прогноза 82
3.3 Некоторые результаты сопоставления данных численных расчетов и
наблюдений метеопараметров и концентрации примеси для г. Томска 83
3.4Выводы 94
4 Информационно-вычислительные системы для исследования и прогнозирования состояния атмосферного пограничного слоя и переноса примеси 96
4.1 Информационно-вычислительная система «Городская химическая погода» .97
4.1.1 Описание и назначение системы 97
4.1.2 Данные для моделирования качества воздуха 98
4.1.3 Промежуточное программное обеспечение для сопровождения расчетов 101
4.1.4 Представление прогностических данных 103
4.1.5 Схема слоя данных и приложений, характеризующая ИВС «Городская химическая погода» 107
4.2 Информационно-вычислительная система «UnlQuE» 108
4.2.1. Назначение ИВС «UnlQuE» 108
4.2.2. Трехслойная архитектура ИВС «UnlQuE» 109
4.2.3. Программное обеспечение ИВС «UnlQuE» 116
4.3 Выводы 117
Заключение 118
Список обозначений 120
Список литературы
