Ученые Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН разработали уникальные алгоритмы оценки химической загрязненности атмосферы Новосибирска. Основой стали данные городских систем мониторинга, фиксирующих концентрацию примесей. Алгоритмы позволяют не только анализировать текущее состояние, но и строить прогнозы. О достижениях исследователи сообщили на форуме Городские технологии-2018.
Для точного анализа атмосферной химии и поиска решений создаются математические модели, сталкивающиеся с неопределенностями — особенно в локализации источников выбросов. Специалисты ИВМиМГ СО РАН сфокусировались на двух ключевых задачах: разработке алгоритмов оценки источников по данным мониторинга и создании алгоритмов усвоения данных для прогнозирования.
"Мы внедрили технологию, интегрирующую модель мониторинга с городской аналитикой — включая картирование пробок и интенсивность автотранспорта", — поясняет кандидат физико-математических наук Алексей Владимирович Пененко, младший научный сотрудник института. "Это позволило оценить расположение источников и динамику распределения загрязнений по Новосибирску".
Реальные испытания выявили: при текущих 5 точках измерений в сутки (каждые 8 часов) погрешность восстановления уровня загрязнений достигает 64%. Увеличение частоты замеров до 4 часов снижает ошибку до 46%.
Перед исследователями стоит задача оптимизации системы данных для Новосибирска. Государственная сеть проводит измерения редко, частные сети развиваются, но их достоверность требует проверки из-за высокой стоимости содержания. Перспективное решение — взаимная верификация государственных и частных источников, дополненная мобильными лабораториями на транспорте.
"Алгоритм уже адаптирован под Новосибирск, — подчеркивает Алексей Пененко. — Построены 3D-модели трансформаций для CO2, NO2 и других загрязнителей. Планируем совершенствовать методы с учетом локальных особенностей: улучшать мониторинг, наращивать вычислительные мощности для большего спектра веществ и привлекать специалистов".
Проект стартовал на форуме Городские технологии-2017 с коллаборации ИВМиМГ СО РАН и Сибирского регионального НИИ гидрометеорологии. Для ресурсоемких расчетов привлекаются мощности Сибирского суперкомпьютерного центра СО РАН.
