Глобальный поиск Единое окно поиска по РИД и запросам

Математическое моделирование гидробиологических процессов мелководных водоемов на вычислительных системах с распределенной памятью с использованием данных дистанционного зондирования

Название НИОКТР Математическое моделирование гидробиологических процессов мелководных водоемов на вычислительных системах с распределенной памятью с использованием данных дистанционного зондирования
Аннотация В последние годы в прибрежных системах Юга России наблюдались различные явления природного и антропогенного характеров, имевшие негативные экономические и тяжелые экологические последствия: разливы нефти, заморные явления рыб, возникающие преимущественно в летний период, штормовые нагоны и ветровые сгоны. Для предупреждения возникновения и уменьшения последствий опасных и катастрофических явлений необходимо уметь выявлять состояния природных систем, при которых возможно возникновение чрезвычайных ситуаций, проводить комплексный анализ биогеохимических и экосистемных процессов, строить оперативные и научно оправданные прогнозы. При этом важной научной проблемой является недостаточная изученность динамики фитопланктонных сообществ и их реакции на мультифакторные воздействия, такие как изменения температуры, солености и освещенности, а также на попадание в водоем биогенных элементов и потенциальных загрязнений. В рамках проекта будет разработана комплексная трехмерная математическая модель гидродинамики водоема, дополненная моделью транспорта многокомпонентной взвеси различного гранулометрического состава в условиях сложной, динамически изменяемой геометрии водоема, турбулентного и адвективного тепломассобмена по трем координатным направлениям, стоков рек, транспорта тепла и солей, отличающаяся использованием относительно малого временного множителя-гиперболизатора (регуляризация по Б.Н. Четверушкину) в уравнении неразрывности, учетом стратификации плотности по вертикальному направлению, учетом наличия зон с пониженным микротурбулентным обменом по вертикальному направлению, учетом сгонно-нагонных явлений, динамически перестраиваемой геометрией дна. Для численного решения трехмерной задачи диффузии-конвекции, необходимость в решении которой связана с тем, что после линеаризации каждое уравнение системы, входящей в математическую модель, может быть сведено к такому типу, будут построены явно-неявные разностные схемы, описывающие перенос субстанции в горизонтальных направлениях на основе явной схемы, а по вертикали на основе симметричной схемы с весами. Разработка математических моделей гидробиологических процессов для анализа и предсказания сезонной динамики планктонных и рыбных сообществ и связанных с ними опасных явлений будет базироваться на комплексном анализе биогеохимических и экосистемных процессов, осуществляемом через разработку трехмерной математической модели, охватывающей динамику фитопланктонных сообществ с одновременным учетом мультифакторного влияния экологических параметров, таких как соленость, температура и освещенность, на трансформацию биогенных элементов. Верификация и калибровка предложенных моделей гидробиологических процессов будут проведены на основе мультиуровневых данных, включающих как результаты экспериментальных исследований, так и данные, полученные с использованием дистанционного зондирования Земли, что позволит добиться высокого уровня доверия к результатам проведенных исследований. Будут разработаны методы решения сеточных уравнений для решения задач в областях с геометрией, «вытянутой» вдоль двух горизонтальных направлений, что характерно для мелководных водоемов, ориентированные на использование гибридной параллельной технологии MPI+OpenMP. Будут разработаны параллельные алгоритмы, численные методы и программы для решения сеточных уравнений, ориентированные на исполнение в распределённой гетерогенной (CPU+GPU) вычислительной среде, отличающиеся свойством адаптивности к типу вычислительного оборудования. Будут разработаны алгоритмы и программные модули для фильтрации натурных данных, описания геометрии расчетной области и интерполяции данных о глубине, солености и температуре на основе гидрографической информации, отличающиеся применением фильтра Калмана и нейронных сетей.
Доступ к ОКОГУ исполнителя False
Количество связанных РИД 0
Количество завершенных ИКРБС 0
Сумма бюджета 28000.0
Дата начала 2025-05-27
Дата окончания 2028-12-31
Номер контракта 25-71-20001
Дата контракта 2025-05-27
Количество отчетов 4
УДК 517.958:532.5
Количество просмотров 3
Руководитель работы Чистяков Владимир Анатольевич
Руководитель организации Куимов Денис Николаевич
Исполнитель ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Заказчик Российский научный фонд
Федеральная программа Отсутствует
Госпрограмма —
Основание НИОКТР Грант
Последний статус 2025-12-10 08:13:50 UTC, 2025-12-10 08:13:50 UTC
ОКПД Услуги (работы), связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области технических наук и в области технологий, прочие, не включенные в другие группировки, кроме биотехнологии
Отраслевой сегмент —
Минздрав —
Межгосударственная целевая программа —
Ключевые слова Искусственный интеллект; Математическая модель; Гидродинамика; Гидробиология; Процесс распространения загрязнений; Заморные явления; Прибрежная система; Разностная система; Параллельный алгоритм; Декомпозиция расчетной области
Соисполнители —
Типы НИОКТР Фундаментальное исследование
Приоритетные направления —
Критические технологии —
Рубрикатор 27.35.21 - Математические модели гидродинамики; 20.53.19 - Средства обработки и поиска информации; 27.35.43 - Математические модели биологии; 27.35.47 - Уравнения переноса
OECD —
OESR Прикладная математика
Приоритеты научно-технического развития а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
Регистрационные номера —