Ассимиляция данных наблюдений и адаптивный прогноз природных процессов

И.Е. Тимченко, Е.М. Игумнова

Морской гидрофизический институт НАН Украины, Украина

Аннотация

Предложена динамическая модель для прогнозирования случайных составляющих природных процессов, основанная на системной концепции адаптивного баланса влияний – Adaptive Balance of Causes (АВС-модель). Модель содержит динамические уравнения для коэффициентов влияний, которые адаптируются к корреляционным связям прогнозируемого процесса. С целью уточнения прогнозов рассмотрены две возможные схемы ассимиляции данных наблюдений в уравнениях АВС-модели: Колмогорова и Калмана. Обе схемы ориентированы на использование выборочных коэффициентов корреляции при прогнозировании временных рядов наблюдений и, следовательно, учитывают нестационарность реальных природных процессов. Приводятся примеры прогнозирования имитированных временных рядов, поясняющие алгоритмы ассимиляции данных наблюдений. Делается вывод о перспективности системного моделирования и адаптивного прогноза случайных процессов АВС-методом.

Для цитирования

Тимченко И.Е., Игумнова Е.М. Ассимиляция данных наблюдений и адаптивный прогноз природных процессов // Морской гидрофизический журнал. 2009. № 6. С. 47-70. EDN TGPVFU.

Timchenko, I.E. and Igumnova, E.M., 2009. Assimilation of the data of observations and adaptive prediction of the natural processes. Physical Oceanography, 19(6), pp. 379–399. doi:10.1007/s11110-010-9061-7

Список литературы

  1. Беляев В.И., Тимченко И.Е. О применении объективного и четырехмерного анализа в океанографии // Морские гидрофизические исследования. – Севастополь: МГИ АН УССР, 1972. – № 2(58). – С. 80 – 92.
  2. Тимченко И.Е. Прогнозирование гидрофизических процессов на основе фильтра Калмана // Там же. – Севастополь: МГИ АН УССР, 1973. – № 1(60). – С. 99 – 109.
  3. Игумнова Е.М., Тимченко И.Е. Моделирование процессов адаптации в экосистемах // Морской гидрофизический журнал. – 2003. – № 1. – С. 46 – 57.
  4. Еремеев В.Н., Игумнова Е.М., Тимченко И.Е. Моделирование эколого-экономических систем. – Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика», 2004. – 320 с.
  5. Иванов В.А., Игумнова Е.М., Латун В.С., Тимченко И.Е. Модели управления ресурсами прибрежной зоны моря. – Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика», 2007. – 258 с.
  6. Колмогоров А.Н. Интерполирование и экстраполирование стационарных случайных последовательностей // Изв. АН СССР. Серия матем. – 1941. – 5. – С. 3 –13.
  7. Kalman R.E. A new approach to linear filtering and prediction problems // J. Basic Engen. – Trans. of ASME. – 1960. – March. – P. 35 – 45.
  8. Timchenko I.E. Stochastic Modeling of Ocean Dynamics. – Chur – London –Paris –New-York: Harwood Acad. Publ., 1984. – 320 p.
  9. Кочергин В.П., Тимченко И.Е. Мониторинг гидрофизических полей океана. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – 280 с.
  10. Тимченко И.Е. Системные методы в гидрофизике океана. – Киев: Наук. думка, 1988. – 180 с.
  11. Modern Approaches to Data Assimilation in Ocean Modeling / Ed. P. Malanotte-Rizzoli // Elsevier Oceanography Series. – 1996. – 455 p.
  12. Robinson A.R., Lermusiaux P.F.J. Overview of data assimilation // Harvard Rep. Phys. Interdiscip. Ocean Sci. – Cambridge, Massachusetts: Harvard University. – 2000. – № 62. – 28 р.
  13. Коротаев Г.К., Еремеев В.Н. Введение в оперативную океанографию Черного моря. – Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика», 2006. – 382 с.
  14. Тимченко И.Е., Игумнова Е.М., Тимченко И.И. Системный менеджмент и АВС-технологии устойчивого развития. – Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика», 2000. – 225 с.
  15. Математические модели в биологической океанографии / Под ред. Т. Платта, К.Х. Манна, Р.Е. Улановича. – Париж: Изд-во ЮНЕСКО, 1984. – 195 с.
  16. Тимченко И.И., Игумнова Е.М., Тимченко И.Е. Образование и устойчивое развитие. Системная методология. – Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика», 2004. – 527 с.
  17. Яглом А.М. Корреляционная теория стационарных случайных функций. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. – 280 с.
  18. Petersen D., Middlton D. Sampling and reconstruction of wave-number-limited functions in Ndimensional Euclidean spaces // Inform. and Contr. – 1962. – 5. – P. 81 – 104.

Скачать статью в PDF-формате