Научная статья на тему 'Веб-система прогнозування атмосферного забруднення в Україні на основі ланцюга моделей прогнозу погоди та атмосферної дисперсії'

Веб-система прогнозування атмосферного забруднення в Україні на основі ланцюга моделей прогнозу погоди та атмосферної дисперсії Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
143
11
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
забруднення атмосфери / атмосферне перенесення і транспорт / інформаційно-аналітичні системи / веб-системи / загрязнение атмосферы / атмосферный перенос и транспорт / информационно-аналитические системы / веб-системы

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — С Я. Майстренко, О В. Халченков, Т О. Донцов-загреба, В П. Беспалов, К В. Хурцилава

У представленій роботі запропонована інформаційна технологія, яка дозволяє прогно-зувати атмосферне поширення забруднюючих речовин у результаті аварійних викидів в Україні на основі ланцюга моделей чисельного прогнозування погоди та атмосферного переносу, а також веб-технологій для завдання вхідних даних, отримання та візуалізації результатів. Для прогнозу-вання забруднення атмосфери після аварійного викиду в Україні створена і встановлена для дослі-дної експлуатації пілотна версія веб-системи. У системі можна проводити розрахунки поширення на відстані до 3000 км від джерела. Система може бути доопрацьована для роботи у хмарній інфраструктурі. Модель атмосферної дисперсії CALPUFF призначена для розрахунку переносу трьох основних типів забруднень: аерозолів, газів і пасивної домішки. Зазначені значення параме-трів описують сухі випадіння газів, типові геометричні характеристики забруднюючих речовин, що моделюються у вигляді частинок, а також типові параметри вологого випадіння. Користува-чам системи були надані можливості візуалізації результатів моделювання, такі, як просторово-часовий розподіл концентрацій і випадінь у картографічній формі та у вигляді часових діаграм концентрацій і випадінь у комірках сітки. Якщо необхідно виводити результати в певних точках, які не співпадають із центрами комірок сітки, користувач може вказати точкові рецептори для виведення результатів. Крім стандартних характеристик, користувачам системи надається можливість виведення результатів моделювання, які можна порівняти з нормативними характе-ристиками забруднення, а саме: з середньодобовими і максимальними концентраціями забрудню-ючих речовин. Розроблена інформаційна технологія може бути використана в Українському гід-рометеорологічному центрі, Державній службі з надзвичайних ситуацій і інших відомствах, яким потрібні докладні дані гідрометеорологічного аналізу і прогнозування. Розроблені сервіси також можуть бути надані широкому колу дослідників навколишнього середовища в рамках Європейської хмарної ініціативи.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — С Я. Майстренко, О В. Халченков, Т О. Донцов-загреба, В П. Беспалов, К В. Хурцилава

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

В представленной работе предлагается информационная технология, которая поз-воляет прогнозировать атмосферное распространение загрязняющих веществ в результате ава-рийных выбросов в Украине на основе цепочки моделей численного прогнозирования погоды и ат-мосферного переноса, а также веб-технологий для задания входных данных, получения и визуали-зации результатов. Для прогнозирования загрязнения атмосферы после аварийного выброса в Украине создана и установлена для опытной эксплуатации пилотная версия веб-системы. В си-стеме можно проводить расчеты распространения на расстоянии до 3000 км от источника. Си-стема может быть доработана для работы в облачной инфраструктуре. Модель атмосферной дисперсии CALPUFF предназначена для расчета переноса трех основных типов загрязнений: аэрозолей, газов и пассивной примеси. Указанные значения параметров описывают сухое осажде-ние газов, типичные геометрические характеристики загрязняющих веществ, моделируемых в ви-де частиц, а также типичные параметры влажного осаждения. Пользователям системы были предоставлены возможности визуализации результатов моделирования, таких, как простран-ственно-временное распределение концентраций и осаждений в картографической форме, а также в виде временных диаграмм концентраций и осаждений в ячейках сетки. Если необходимо выводить результаты в определенных точках, которые не совпадают с центрами ячеек сетки, пользователь может указать точечные рецепторы для вывода результатов. Помимо стандарт-ных характеристик, пользователям системы предоставляется возможность вывода результатов моделирования, которые можно сравнить с нормативными характеристиками загрязнения, а именно с среднесуточными и максимальными концентрациями загрязняющих веществ. Разрабо-танная информационная технология может быть использована в Украинском гидрометеорологи-ческом центре, Государственной службе по чрезвычайным ситуациям и других ведомствах, кото-рым требуются подробные данные гидрометеорологического анализа и прогнозирования. Разра-ботанные сервисы также могут быть предоставлены широкому кругу исследователей окружа-ющей среды в рамках Европейской облачной инициативы.

Текст научной работы на тему «Веб-система прогнозування атмосферного забруднення в Україні на основі ланцюга моделей прогнозу погоди та атмосферної дисперсії»

МОДЕЛЮВАННЯ I УПРАВЛ1ННЯ

УДК 528.9

С.Я. МАЙСТРЕНКО*, О.В. ХАЛЧЕНКОВ*, Т.О. ДОНЦОВ-ЗАГРЕБА*, В.П. БЕСПАЛОВ*, К.В. ХУРЦИЛАВА*, О.О. ПОЛОНСЬКИЙ*, 1.В. КОВАЛЕЦЬ*

ВЕБ-СИСТЕМА ПРОГНОЗУВАННЯ АТМОСФЕРНОГО ЗАБРУДНЕННЯ В УКРА1Н1 НА ОСНОВ1 ЛАНЦЮГА МОДЕЛЕЙ ПРОГНОЗУ ПОГОДИ ТА АТМОСФЕРНО1 ДИСПЕРСП

1нститут проблем математичних машин и систем НАН Украши, м. Кшв, Украша

Анотаця. У представлений po6omi запропонована тформацтна технолог1я, яка дозволяе прогно-зувати атмосферне поширення забруднюючих речовин у результатi авартних euKudie в УкраЫ на основi ланцюга моделей чисельного прогнозування погоди та атмосферного переносу, а також веб-технологт для завдання вхiднuх даних, отримання та вiзуалiзацii результатiв. Для прогнозування забруднення атмосфери тсля авартного викиду в УкраЫ створена i встановлена для досли дноi експлуатацп тлотна верая веб-системи. У сuстемi можна проводити розрахунки поширення на вiдстанi до 3000 км вiд джерела. Система може бути доопрацьована для роботи у хмартй iнфраструктурi. Модель атмосферног' дисперсп CALPUFF призначена для розрахунку переносу трьох основних титв забруднень: аерозолiв, газiв i пасивног' домШки. Зазначет значення параме-трiв описують сухi випадтня газiв, тuповi геометричн характеристики забруднюючих речовин, що моделюються у вuглядi частинок, а також тuповi параметри вологого випадтня. Користува-чам системи були надаю можлuвостi вiзуалiзацiiрезультатiв моделювання, таю, як просторово-часовий розподш концентрацт i випадть у картографiчнiй формi та у вuглядi часових дiаграм концентрацт i випадть у комiрках стки. Якщо необхiдно виводити результати в певних точках, як не ствпадають iз центрами комiрок стки, користувач може вказати точковi рецептори для виведення результатiв. Крiм стандартних характеристик, користувачам системи надаеться можлuвiсть виведення результатiв моделювання, як можна порiвнятu з нормативними характеристиками забруднення, а саме: з середньодобовими i максимальними концентращями забруднюючих речовин. Розроблена тформацтна технологiя може бути використана в Украгнському гiд-рометеорологiчному центрi, Державнт службi з надзвичайних ситуацт i тших вiдомствах, яким потрiбнi докладн дан гiдрометеорологiчного аналiзу i прогнозування. Розроблен сервiсu також можуть бути надан широкому колу до^дниКв навколишнього середовища в рамках Свропейськог' хмарног' тщативи.

Ключов1 слова: забруднення атмосфери, атмосферне перенесення i транспорт, тформацтно-аналтичн системи, веб-системи.

Аннотация. В представленной работе предлагается информационная технология, которая позволяет прогнозировать атмосферное распространение загрязняющих веществ в результате аварийных выбросов в Украине на основе цепочки моделей численного прогнозирования погоды и атмосферного переноса, а также веб-технологий для задания входных данных, получения и визуализации результатов. Для прогнозирования загрязнения атмосферы после аварийного выброса в Украине создана и установлена для опытной эксплуатации пилотная версия веб-системы. В системе можно проводить расчеты распространения на расстоянии до 3000 км от источника. Система может быть доработана для работы в облачной инфраструктуре. Модель атмосферной дисперсии CALPUFF предназначена для расчета переноса трех основных типов загрязнений: аэрозолей, газов и пассивной примеси. Указанные значения параметров описывают сухое осаждение газов, типичные геометрические характеристики загрязняющих веществ, моделируемых в виде частиц, а также типичные параметры влажного осаждения. Пользователям системы были предоставлены возможности визуализации результатов моделирования, таких, как пространственно-временное распределение концентраций и осаждений в картографической форме, а также в виде временных диаграмм концентраций и осаждений в ячейках сетки. Если необходимо

© Майстренко С.Я., Халченков О.В., Донцов-Загреба Т.О., Беспалов В.П.,

Хурцилава К.В., Полонський О.О., Ковалець 1.В., 2019 71

ISSN 1028-9763. Математичш машини i системи, 2019, № 2

выводить результаты в определенных точках, которые не совпадают с центрами ячеек сетки, пользователь может указать точечные рецепторы для вывода результатов. Помимо стандартных характеристик, пользователям системы предоставляется возможность вывода результатов моделирования, которые можно сравнить с нормативными характеристиками загрязнения, а именно с среднесуточными и максимальными концентрациями загрязняющих веществ. Разработанная информационная технология может быть использована в Украинском гидрометеорологическом центре, Государственной службе по чрезвычайным ситуациям и других ведомствах, которым требуются подробные данные гидрометеорологического анализа и прогнозирования. Разработанные сервисы также могут быть предоставлены широкому кругу исследователей окружающей среды в рамках Европейской облачной инициативы.

Ключевые слова: загрязнение атмосферы, атмосферный перенос и транспорт, информационно-аналитические системы, веб-системы.

Abstract. In the paper the information technology is suggested, it allows predicting the atmospheric distribution of pollutants resulting from emergency emissions in Ukraine based on a chain of models of numerical weather forecasting and atmospheric dispersion, as well as web technologies for setting input data, obtaining and visualization of the results. A pilot version of the web-system of atmospheric pollution forecasting following accidental release in Ukraine was created and installed for test operation. The system allows calculations of dispersion up to 3000 km distances from the source. The system can be configured to operate in cloud infrastructure. The atmospheric dispersion model CALPUFF is configured to calculate the transport of three main types of pollution: aerosols, gases and passive tracer. The specified values of the parameters describe the dry deposition of gases, the typical geometric characteristics of the pollutants simulated as particles, as well as the typical parameters of wet deposition. The users of the system were provided with the possibilities of visualization of the simulation results, such as spatial- temporal distributions of concentrations and deposition in cartographic form and in the form of time-plots of concentrations and depositions in grid cells. If it is necessary to output results at specific points that do not coincide with the grid cell centers, the user can specify a number of point receptors for output of the results. In addition to the standard characteristics, the users of the system are provided with the possibility of output of simulation results, which can be compared with the normative characteristics of pollution, namely, daily average and maximum concentrations of pollutants. The developed information technology could be used in the Ukrainian Hydrometeorological Center, the State Emergency Situations Service, and other agencies that require detailed data of hydrometeorological analysis and forecasting. Developed services could be also provided to a wide range of environmental researchers within the framework of the European Cloud Initiative.

Keywords: air pollution, atmospheric dispersion and transport, information analytical systems, websystems.

1. Вступ

EK0H0Mi4Ha i суспшьно-пол^ична ситуащя в Укршт та BrncbKOBi дп у регюнах розташу-вання техногенно-небезпечних виробництв i транспортно!' шфраструктури тдвищуе небе-зпеку виникнення еколопчних катастроф техногенного характеру, результатом яких мо-жуть бути викиди небезпечних речовин у пов^ряне середовище Украши. Масштабы тех-ногент аварп i катастрофи мають рiзнобiчнi наслщки для життя i здоров'я населення. Особливо це стосусться масштабних техногенних аварш поблизу великих мют Украши. Водночас, в Укршт практично не юнуе оперативно! системи прогнозування наслщюв та реагування на таю катастрофи. Винятком е тшьки атомт електростанцп, для яких в Укршт в рамках проекпв техтчно" допомоги Евросоюзу за участю авторiв статп у декшькох вщомствах впроваджуеться система Евросоюзу з реагування на радiацiйнi аварп РОДОС [1]. Прогнозування наслщюв важких техногенних аварш неможливе без викори-стання сучасних чисельних методiв прогнозування погоди та моделей розповсюдження забруднень, здатних описувати процеси у масштабах вщ ~1 до ~1000 км. У попереднш робот [2] було розроблено прототипну версш системи прогнозування атмосферного розпо-

всюдження забруднень внаслщок важких техногенних аварш на довшьт вiдстанi вiд дже-рела викиду.

Метою дано'1 роботи е реалiзацiя можливостi моделювання рiзних типiв забруднень (гази, аерозол^ пасивна домiшка) у данш системi, створення можливостей виведення через штерфейс системи таких характеристик забруднень, яю можна порiвнювати з юнуючими нормативами, та iнтеграцiя системи з даними оперативного прогнозування погоди в Укра-

1Ш.

2. Автоматизована система прогнозування метеоролопчних умов в УкраТш

Система метеорологiчного прогнозування WRF-Украша [3] на основi американсько'1 ме-теорологiчноi моделi WRF (www.wrf-model.org) у даний час впроваджена в Украшському пдрометцен^ для метеорологiчного забезпечення системи РОДОС [4], для прогнозування паводюв у Карпатах [5], а також у складi шших прогностичних систем. Вихщними даними системи е тривимiрнi та розподiленi у часi поля основних метеоролопчних характеристик: компонент швидкост вiтру, вологостi, температури та тиску. Крiм тривимiрних полiв, система розраховуе ряд поверхневих характеристик, таких як опади, потк iмпульсу, тепла та вологи вщ поверхнi Земл^ висота шару перемiшування. У данш робот використовуються такi самi налаштування системи WRF-Украша, як i в робот [6]. Модель проводить ро-зрахунки для трьох областей, але у данш робот використовуються результати прогнозування WRF-Украша тшьки у зовшшнш област - D01, яка охоплюе значну територш, включаючи Украшу, з просторовим дозволом 0,15 град. (приблизно 15 км по довгот та 13 км по широт).

3. Модель атмосферного перенесення та ТТ налаштування у склад1 системи

3.1. Ланцюг моделей атмосферного перенесення CALMET/CALPUFF

Для розрахунку атмосферного перенесення використовувалася рекомендована Агентством з охорони навколишнього середовища (США) модель CALMET-CALPUFF [7]. Ця модель складаеться з географiчних препроцесорiв (TERREL, CTGPROC та MAKEGEO), метеоро-лопчного препроцесора CALMET i лагранжево-ейлерово'' моделi атмосферного переносу CALPUFF. Модель реалiзована у виглядi структури послiдовно виконуваних пiдпрограм iз жорстко вказаними шляхами мiж промiжними вхiдними та вихiдними файлами.

Робота моделi починаеться з штерполяцп даних про тдстилаючу поверхню на роз-рахункову сiтку. У цьому приймають участь топографiчний препроцесор TERREL та про-грама CTGPROC, що штерполюе данi про категорп землекористування. Ц програми зчи-тують топографiчнi даш та данi про категорп землекористування з завчасно створених файшв у формат GeoTIFF (як джерело топографiчних даних використовуеться глобальний набiр SRTM30, як джерело даних про категорп землекористування - Global Land Cover 2000). Даш в цих файлах покривають усю область прогностичного розрахунку метеороло-пчно'' моделi WRF, тому дозволяють користувачу довшьно вибирати розрахункову атку в межах оперативного прогнозу погоди. Далi препроцесор MAKEGEO оброблюе щ данi i створюе файл geo.dat, що мютить всю необхщну для моделi CALMET iнформацiю про тдстилаючу поверхню: штерпольоваш на розрахункову атку поля категорiй землекористування, топографiчних висот, параметра шорсткост, альбедо, вiдношення Боуена (вiдно-шення кшькост тепла, отриманого водною поверхнею, до кшькост тепла, затраченого на випаровування), теплових потоюв, iндексу листово'' поверхнi (LAI).

На наступному етат програма CALWRF конвертуе файл iз прогностичними метео-рологiчними полями, отриманими з моделi WRF, у вхщний файл метеорологiчноi моделi CALMET. Метеоролопчний препроцесор CALMET як вхiднi даш використовуе штерпольоваш на розрахункову атку даш про тдстилаючу поверхню та тривимiрнi метеорологь

чш поля, отримаш в результатi роботи метеоролопчнох моделi WRF. Вихiдними даними метеоролопчного препроцесора е тривимiрнi поля вггру, температури, висоти примежово-го шару, категорп стiйкостi та iншi метеорологiчнi змiннi, необхiднi для розрахунку атмосферного переносу, таю, як динамiчна швидкють, масштаб Монiна-Обухова, висота шару перемшування. При ттерполяцп полiв вiтру на власну розрахункову атку в CALMET ви-користовуеться ттерполяцтна процедура мiнiмiзацГï дивергенцп, що дозволяе приблизно врахувати вплив нерiвностей топографа на поле вiтру.

Лагранжево-ейлерова модель CALPUFF дозволяе розрахувати поширення забруд-нень, використовуючи вихiднi данi препроцесора CALMET i даш про джерела забруднень. У лагранжево-ейлерових моделях використовуеться представлення тривалого викиду за-бруднювачiв у виглядi послiдовностi викидiв «пуфiв» ктцевох тривалостi (менше 1 хв). На кожному часовому крощ пуфи переносяться в^ром (це описуеться ктематичними рiвнян-нями для координати центру мас пуфа). Однак, ^м координат центру мас, пуфи характеризуются також розподшом концентрацп. Цей розподш вiдповiдае вiдомим натвемтри-чним стввщношенням, що описують просторово-часовий розподiл речовини внаслщок турбулентно'1' дифузп. Характеристики розподшу речовини всерединi пуфа розраховуються на пiдставi обрано'1' параметризацп у залежносп вiд характеристик турбулентностi i часу юнування пуфа. Загальна маса речовини в пуфi змiнюеться внаслiдок вологого i сухого випадтня, яке розраховуеться на пiдставi параметризацп з урахуванням типу тдстилаючо'1 поверхнi, швидкосп вiтру, iнтенсивностi опадiв. Концентрацiя речовини обчислюеться як сума вкладiв окремих пуфiв. У розрахунках передбачаеться повне вщображення хмари вiд поверхнi Земль

Для роботи з результатами розрахунку CALPUFF використовуеться постпроцесор CALPOST, який дозволяе обробляти залежнi вiд часу поля концентрацт, зокрема, визна-чати середнi концентрацп, максимальнi, мiнiмальнi значення i частоти перевищення зада-них порогових значень.

3.2. Налаштування модел1 атмосферного перенесення та ïï 1нтегрування з даними чи-сельного прогнозування погоди

Переважна бшьшють налаштувань моделей вiдповiдають стандартним опщям за замовчу-ванням. Як налаштування кожно'1 з вищевказаних програм необхщно вказати параметри, що визначають бажану розрахункову атку, такi як UTM-координати пiвденно-захiдного кута розрахунково'1 областi, кшькють комiрок вздовж осей X та Y i характерний розмiр кожно'1 комiрки. Конвертор CALWRF як налаштування потребуе виключно назву i шлях до актуального файла з оперативним метеоролопчним прогнозом, отриманим у результат роботи моделi WRF. Для налаштування моделей CALMET, CALPUFF та CALPOST корис-тувачу потрiбно вказати час та дату початку i ктця моделювання у вщповщносп з наяв-ним метеорологiчним прогнозом. Важливою особливiстю розрахунку моделi CALMET з використанням прогностичних метеоролопчних даних е те, що модель може почати розра-хунок тшьки у темну пору доби, що програмно реалiзовано обмеженням на можливу годину запуску виключно в перюд вщ пiвночi до шосто! години ранку. Модель CALMET в оперативному режимi використовуе стандартний набiр iз десяти шарiв по вертикалi, що вщповщають рiвням 0,20, 40,80, 160, 300, 600, 1000, 1500, 2200 та 3000 метрiв.

Серед налаштувань моделi атмосферного перенесення CALPUFF одшею з найваж-ливiших е параметризацiя турбулентного перемшування. У данiй роботi використовуеться опщя ICST [7], згiдно з якою просторовий розподiл концентрацп речовини у пуфi розраховуеться у залежносп вiд динамiчноï швидкостi, масштабу Мошна-Обухова, висоти приме-жового шару i часу юнування пуфа. Для налаштування CALPUFF потрiбно також вказати повний список уах забруднювачiв, що моделюються, а також вказати, яю з цих забрудню-

Ba4iB моделюються як газ, якi моделюються як частинки i якi моделюються як ÏHepTHÏ гази (без осщання).

Для моделювання процесiв осiдання необхщно додатково вказати ряд характеристик, яю у загальному випадку залежать вщ речовини забруднювача. У поточнш реaлiзaщï' оперативно'' моделi для уах речовин використовуються фiксованi значення, наведеш у табл. 6. Для речовин, що моделюються як гази, вибраш значення параметрiв, якi вщповь дають характеристикам, що, згiдно з [7, 8], рекомендован при моделюваннi газу SO2 (^м константи дисощацп а*, рекомендоване значення яко'' для SO2 значно бшьше, нiж типовi значення для шших газiв, тому використовуеться значення, рекомендоване для iнших га-зiв). Для моделювання речовин, яю вважаються частинками, використовуються значення параметрiв, що вiдповiдають таким розповсюдженим забруднювачам, як SO4 та NO3 [7, 8]. Якщо е потреба у виводi результатв у конкретно вказаних точках, додатково користувач може вказати певну юльюсть точкових рецепторiв, у яких також будуть пораховаш конце-нтрацп.

Як налаштування постпроцесор CALPOST використовуе список забруднювачiв та деяю спецiальнi параметри, що дозволяють вказати бажаний вигляд результатв (програма дозволяе отримати середнi, максимальнi, почасовi, тригодинш, 24-годиннi характеристики забруднення, а також перевищення порогових значень).

Таблиця 1 - Прийнят значення параметрiв, що використовуються при моделюванш проце-су вологого та сухого осщання забруднень_

Параметр Значення

Параметри, необх1дн1 для моделювання сухого оЫдання газ1в

Коефщент дифузп (см2/с) 0,1509

Константа дисощацп рщинно'' фази а* 1

Реaктивнiсть забруднювача 8

Мезофшьний опiр (с/см) 0

Константа ^^i 0,04

Геометричт розм1ри частинок (використовуються при моделюванш оЫдання части-нок)

Середньомасовий дiaметр частинок (мкм) 0,48

Стандартне вщхилення дiaметрa (мкм) 2

Параметри, необх1дн1 для моделювання вологого оЫдання

Коефщент вимивання для опaдiв у рiдиннiй фaзi [с-1] 0,0001

Коефiцiент вимивання для опaдiв у твердiй фaзi [с-1] 0,00003

4. ¡нформацшна технологiя прогнозування атмосферного забруднення

Середовище розробки та арх^ектура mлотноi версп веб-системи оперативного прогнозування атмосферного забруднення з високою роздшьною здатнiстю подiбнi до описаних у

[9].

Для формування прогнозу користувач повинен задати необхщш параметри, таю, як назва для щентифшаци та область прогнозу, а також шформащя про вс наявнi джерела забруднення (рис. 1):

- назва для щентифшацп джерела;

- координати джерела;

- висота джерела в метрах;

- хiмiчно-небезпечна речовина (ХНР);

- юльюсть ХНР у кг;

- дата та час початку дп джерела;

- термш дп джерела.

Параметр« для

Назва дли шентиф^аип прогнозу:

ТрааеньЭЭ1

Область г ро'чозу Ц , ||

Широта: Довгста:

21.79655

Кеклрлк пах ле г.

во

Крог спки: ; 5 ни

1нгер«ал прогнозу: 1 год

Гк-риши! кита-рил агрегат». ГОД

Другим «нтерыл эгрегацй: 24 год

Весь период: [?2 год

Точки ¡нтересу II в

ШирФН ДМГ0Т1 ВКФЧ и

»лма 0 о

И.МТ! ; > §

ЧКмГЙ Jl.it«] о

Рищне №В01 аыпо» £ 1 в

Н«в*дж*р+|ч; Еод*м»фтор,

н*Р Вйа#и* фгористий Сал1»ийов* т Юпыйстъ-

Координати джерела ф ф | ^ | Широта: Дов-гота- Внсета (м):

50,68776 131,64063 1 |1.00000

Дата початку 1 чкдн джерела

Идэтл [29,05,2018 '

*с:[08 |[05 * |

Трнвалкть дм джерела: 9,00 год

Беларусь

НММЧЯ 6

СйЛИГОрСк

■ЛУРн^ць-ПОУЬЛ^Сьсий

чу Додати джерело О Бидалши джерело

и Прогноэувзнчя

■ Зааангажитн ^ШР

ВМ'

4

Житрр

Млдулгогзг^д I

Рисунок 1 - Результати вибору параметр1в прогнозу

Результата СА1 РУР Р

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Результати розрахунмв

Концеитрац1Я 1Сух1 випаджня

Пата для еиуахиэ-аци:

Волоп випадшня

' Су

XI та волоп випадшня

|11.06.2018. 12:18 ||®||®||®||®||®||д||®|

. | Житомир »

1н тер вал:

0.5 ▼

Зум: 5

Прозоркть:

0,6

Написи для ¡зол1н1й

Рисунок 2 - Типи прогнозних показ-ник1в (зл1ва) та параметри перегляду результат прогнозу (справа)

— Результати розрахункйв Концентрация

— Концентрация за кожму год

А крилон гтрил

Водень фтористий (гшавикоеа кислота)

Дихлоретан

Солянз кислота

— Концентрац1я за кожж 3 год

А срилон гтрил

Водень фтористий (плавикова кислота)

Дихлоретан

Соляна кислота

— Концемтрац1Я за кожм* 24 год

А крилон гтрил

Водень фтористий (плавикова кислота)

Дихлоретан

Соляна кислота

— Концентрац1я за весь перюд

А крилон ггрил

Водень фтористий (плавикова кислота) Дихлоретан

1нтервал початку дп джерел не може перевищувати 71 год. Початок прогнозу визначаеться за найменшою датою початку дп серед всiх указаних джерел. У разi потреби користувач може задати точки штересу (точковi рецептори), для яких буде сформовано прогноз за координатами. 1нформащя стосовно сформованих користувачем прогнозiв збер^аеться в журналi БД i може використовуватись як для перегляду результатв прогно-зування, так i для формування нових прогнозiв для подiбних параметрiв.

Рисунок 3 - Концентращя хлору

Рисунок 4 - Динамша змши концентрацн ам1аку для ком1рки с1тки

Шсля вибору всiх параметрiв та шщювання формування прогнозу даний розраху-нок буде поставлено до черги. У разi устшного формування прогноз отримае статус «ви-конано». Пiсля цього користувач може переглянути результати отриманого прогнозу на екраш та у разi необхщносп роздрукувати потрiбне.

У результат формування прогнозу користувач мае можливють отримати шформа-цiю щодо чотирьох типiв прогнозних показникiв для вах джерел забруднення (рис. 2).

Волоп випадшня можуть бути вiдсутнiми. Для перегляду результатв прогнозуван-ня необхщно вибрати з перелiку потрiбний прогноз. На екраш з'явиться вiкно з набором параметрiв для перегляду (рис. 2). Користувач повинен вибрати джерело для конкретного типу прогнозного показника, дату прогнозу з 72-х можливих та шщювати вщображення результатв на цифровш карт (рис. 3). Для типу показника «Концентращя» в системi пе-редбаченi значення для побудови iзолiнiй за замовчуванням на основi визначених норма-тивiв: максимальна разова доза та середньодобова.

Однак реальш значення концентрацш можуть бути значно меншi або значно бiльшi за значення за замовчуванням. У таких випадках користувач мае можливють самостшно визначити значення для побудови iзолiнiй. Для титв показникiв: сухi випадшня, волоп випадiння та сухi i вологi випадiння - значення для побудови iзолiнiй за замовчуванням не передбачеш i залежать вiд вибору користувача. Для вибрано'1 комiрки або точки штересу можна активiзувати побудову графша (рис. 4).

5. Висновки

У робот розроблено шформацшну технолопю, що дозволяе прогнозувати атмосферне розповсюдження забруднень внаслiдок аварiйних викидiв на основi даних моделей чисе-льного прогнозу погоди та веб-технологш для задання вхщних даних, отримання i вiзуалi-зацп результатiв. Створено та встановлено для тестово'1 експлуатацп пшотну версiю веб-системи прогнозування атмосферного розповсюдження забруднень на вщсташ до 3000 км внаслщок аварiйного викиду в довшьнш точцi на територп Украши, яка в майбутньому може бути доопрацьована для роботи у хмарнш шфраструктурь

Модель атмосферного перенесення СЛЬРиББ конфiгуровано для розрахунку пере-несення трьох основних типiв забруднень: аерозолiв, газiв та пасивно'1 домшки. Заданi значення параметрiв, що описують сухе випадiння газiв, типовi геометричш характеристики забруднювачiв, якi моделюються як частинки, а також типовi параметри вологого ви-падiння. У подальшому розвитку системи плануеться надати можливють бiльш гнучкого завдання параметрiв випадiння.

Користувачу системи надано можливост вiзуалiзацii результатiв моделювання про-сторово-часових розподшв концентрацiй i випадiнь забруднень у картографiчному виглядi та у виглядi графiкiв часових залежностей концентрацш i випадiнь у комiрках атки. Якщо е потреба у виводi результатiв у конкретно вказаних точках, яю не спiвпадають iз центрами комiрок сiтки, користувач може вказати певну кшькють точкових рецепторiв для виве-дення результатiв. О^м стандартних характеристик, користувачу системи надано можливост виведення результатв моделювання, яю можна спiвставляти з нормативними характеристиками забруднень, а саме: карти добових середшх та максимальних концентрацш забруднювачiв.

Розроблена технология може бути використана в Украшському пдрометцентр^ Державнiй службi надзвичайних ситуацiй, Мшютерсга екологii та iнших вiдомствах, що потребують забезпечення детальними даними гщрометеоролопчного аналiзу i прогнозування. Розроблеш сервiси можуть бути наданi також i широкому колу дослiдникiв навко-лишнього середовища у рамках реалiзацii Свропейсько'1 хмарно'1 iнiцiативи.

СПИСОК ДЖЕРЕЛ

1. Ковалець 1.В., Синкевич Р.О., Халченков О.В. [та ш.]. Адаптац1я системи РОДОС-Укра1'на для прогнозування пожеж у Чорнобильськш зон1 в1дчуження. Математичне та гмгтацШне моделювання систем. МОДС 2018: тези доповщей Тринадцято1' м1жнар. наук.-практ. конф. (Черн1г1в-Жукш, 28-29 червня 2018 р.). Чершпв: ЧНТУ, 2018. С. 41-43.

2. Kovalets I.V., Maistrenko S.Y., Khalchenkov A.V. [et al.]. Povitrya web-based software system for operational forecasting of atmospheric pollution after manmade accidents in Ukraine. Science and Innovation. 2017. Vol. 13, N 6. P. 11-22.

3. Ковалець 1.В., Майстренко С.Н., Донцов-Загреба Т.О. [та íh.]. Веб-система прогнозування метео-ролопчних умов для довшьно! територп на детальних штках. Математичн машини та системи. 2018. № 1. С. 78-89.

4. Халченков А.В., Ковалец И.В., Романенко А.Н. Адаптация метеорологической модели WRF для прогнозирования полей ветра вокруг Ривненской АЭС. Математичтi машини та системи. 2015. № 1. С. 130-137.

5. Kovalets I.V., Kivva S.L., Udovenko O.I. Usage of the WRF-DHSVM model chain for simulation of extreme floods in mountainous areas: a pilot study for the Uzh River Basin in the Ukrainian Carpathians. Natural Hazards. Vol. 75, N 2. P. 2049-2063.

6. Ковалець 1.В., Халченков О.В., Полонський О.О. Використання системи WRF-Украша для прогнозування агрометеоролопчних умов. Математичт машини i системи. 2019. № 1. C. 36-48.

7. Scire J.S., Strimaitis D.G., Yamartino R.J. A user's guide for the CALPUFF dispersion model (Version 5). 1998. Earth Tech. Inc., Concord, MA. URL: http://www.src.com/calpuff/calpuff1.htm.

8. Cumulative Environmental Management Association. NOx Dispersion And Chemistry Assumptions in the CALPUFF Model. RWDI Air Inc. 2005. URL: http://library.cemaonline.ca/ckan/dataset/e0f03b24-25d3-4638-b5bd-d75e2c23bf97/resource/625c44ea-6bde-41aa-9b78-54fadc56ed53/download/20030034finalreportappedicesdisclaimerand.pdf.

9. Майстренко С.Я., Донцов-Загреба Т.О., Хурцилава К.В. [та íh.]. 1нформацшна технолопя збер> гання та вiзуалiзацii даних пдрометеоролопчного прогнозування на основi WRF-Украша.

Математичт машини i системи. 2019. № 1. C. 56-67.

Стаття надтшла до редакцп 18.02.2019

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.