Information technologies in local geophysical process management methodology

Abstract

The authors propose an approach to assessing the possibility of stabilizing controlled impact on the ecological system, its climatic characteristics, within a limited space. Maintaining the necessary climatic parameters at an acceptable level ensures the stability of any ecosystem, the natural habitat of all living organisms, the preservation of biodiversity, including humans. The biggest potential threat is the rapid dynamics of global warming. Rising temperatures are the cause of extreme weather events, which directly affects environmental and food security. Given the urgency of the task, there is a need to study the controlled mechanism of influence on certain climatic factors in order to curb abnormal dynamics and bring the ecosystem into a state of stable equilibrium. The approach proposed by the authors is based on modeling the process of reducing the risk of crisis situations with abnormal fluctuations in ambient temperature. The mathematical model is represented by a system of ordinary differential equations, which is a consequence of the adaptation of Lagrange equations to oscillatory processes. The state of the studied climatic factor is matched by some random process, the amplitude of which depends on the values of the components of the control vectors and the function of external influence. The experimental parameter is ambient temperature. The problem was solved using statistical data for the Zhytomyr region (Ukraine). The main results of the simulation are to obtain a set of control vectors and functions of external influence, which will be taken into account in the information system for monitoring the environmental situation.

Авторами запропоновано підхід до оцінки можливості стабілізації керованого впливу на екологічну систему, її кліматичні характеристики в межах обмеженого простору. Підтримання необхідних кліматичних параметрів на прийнятному рівні забезпечує стабільність будь-якої екосистеми, природного середовища проживання всіх живих організмів, збереження біорізноманіття, в тому числі і людини. Найбільшою потенційною загрозою є швидка динаміка глобального потепління. Підвищення температури є причиною екстремальних погодних явищ, які безпосередньо впливають на екологічну та продовольчу безпеку. Враховуючи актуальність поставленого завдання, виникає потреба у дослідженні контрольованого механізму впливу на певні кліматичні фактори з метою приборкання аномальної динаміки та наближення екосистеми в стан стійкої рівноваги. Запропонований авторами підхід базується на моделюванні процесу зниження ризику виникнення кризових ситуацій з аномальними коливаннями температури навколишнього середовища. Математична модель представлена системою звичайних диференціальних рівнянь, яка є наслідком адаптації рівнянь Лагранжа до коливальних процесів. Стан досліджуваного кліматичного фактора відповідає деякий випадковий процес, амплітуда якого залежить від значень складових векторів керування та функції зовнішнього впливу. Експериментальним параметром є температура навколишнього середовища. Задачу розв'язували з використанням статистичних даних по Житомирській області (Україна). Основними результатами моделювання є отримання набору векторів управління та функцій зовнішнього впливу, які будуть враховані в інформаційній системі моніторингу екологічної ситуації.