Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, ИКИ РАН, 2019 год

(http://conf.rse.geosmis.ru)

Информационно-вычислительная система ассимиляции данных "ИВМ РАН - Черное море" и ее интеграция с аппаратно-программным комплексом ЦКП "ИКИ-мониторинг"

Агошков В.И. (1), Фомин В.В. (2), Лебедев С.А. (1,3,4), Лезина Н.Р. (1), Пармузин Е.И. (1), Шелопут Т.О. (1), Шутяев В.П. (1), Захарова Н.Б. (1)
(1) Институт вычислительной математики имени Г.И. Марчука РАН, Москва, Россия
(2) Государственный океанографический институт им. Н.Н. Зубова, Москва, Россия
(3) Геофизический центр РАН, Москва, Россия
(4) Майкопский государственный технологический университет, Майкоп, Россия
В настоящее время особое внимание посвящено разработке методов и технологий мониторинга и моделирования окружающей среды, в том числе морских районов. Круг задач в области исследования состояния окружающей среды очень широк - от разработки теоретических методов моделирования исследуемых систем до создания приборов для измерения состояния морской среды. Для решения прикладных задач, связанных с мониторингом природной среды, необходим доступ к большим многолетним архивам спутниковых данных, различным производным информационным продуктам, а также вычислительным ресурсам. Современные технологии позволяют реализовать принципиально новые возможности для организации работы с данными наблюдений, обеспечивая эффективное коллективное использование вычислительных ресурсов центров для сбора, обработки и представления данных дистанционного зондирования. Именно на основе таких новых технологий и подходов в 2012 году был создан Центр коллективного пользования (ЦКП) систем для архивирования, обработки и анализа данных спутниковых наблюдений Института космических исследований (ИКИ) РАН, предназначенный для использования исследователями в области изучения и мониторинга окружающей среды - ЦКП «ИКИ-Мониторинг» [1].
Информационно-вычислительная система (ИВС) вариационной ассимиляции данных «ИВМ РАН - Черное море» [2] была создана для моделирования морских районов, расчета основных океанографических параметров исследуемой среды (температуры, солености, уровня моря и циркуляции) и проведения расчетов с ассимиляцией реальных данных наблюдений [3] в Институте вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН (ИВМ РАН). При разработке были использованы современные методы и проверенные теории математического моделирования, сопряженных уравнений, оптимального управления с использованием численной модели гидротермодинамики Черного и Азовского морей [4-6].
Данная работа посвящена использованию данных дистанционного зондирования ЦКП «ИКИ-Мониторинг» в процедурах вариационной ассимиляции данных ИВС «ИВМ РАН - Черное море». Работа является одним из этапов работы по внедрению ИВС «ИВМ РАН - Черное море» в ЦКП «ИКИ - Мониторинг» и позволит в дальнейшем построить систему вариационной ассимиляции данных наблюдений с постоянным источником данных наблюдений за исследуемой морской средой. На данном этапе работы были настроены процедуры усвоения полученной информации. В работе представлены первые полученные результаты.
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ рамках научного проекта № 19-71-20035 «Информационно – вычислительная система вариационной ассимиляции данных наблюдений «ИВМ РАН –Черное море» и её интеграция с программно-аппаратным комплексом ЦКП «ИКИ-Мониторинг»».

[1] Е.А. Лупян, А.А. Прошин, М.А. Бурцев, И.В. Балашов, С.А. Барталев, В.Ю. Ефремов, А.В. Кашницкий, А.А. Мазуров, А.М. Матвеев , О.А. Суднева, И.Г. Сычугов, В.А. Толпин, И.А. Уваров. Центр коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных ИКИ РАН для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 263-284.
[2] В.И. Агошков, Н.А. Асеев, С.В. Гиниатулин, В.Б. Залесный, Е.И. Пармузин. Информационно-вычислительная система "ИВМ РАН - Черное море". Москва, ИВМ РАН, 2016.
[3] V.I. Agoshkov, M.V. Assovskii, V.B. Zalesny, N.B. Zakharova, E. I. Parmuzin, V.P. Shutyaev. Variational assimilation of observation data in the mathematical model of the Black Sea taking into account the tide-generating forces // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. 2015, Vol.30, No 3, pp. 129-142.
[4] V.B. Zalesny, A.V. Gusev. Mathematical model of the world ocean dynamics with algorithms of variational assimilation of temperature and salinity fields // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. 2009, Vol. 24, No 2, pp. 171-191.
[5] V. В. Zalesny, N. А. Diansky, V. V. Fomin. Numerical model of the circulation of the Black Sea and the Sea of Azov // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. 2012, Vol. 27. No 1. pp. 95-111.
[6] V.B. Zalesny, G.I. Marchuk, V.I. Agoshkov, A.V. Bagno, A.V. Gusev, N.A. Diansky, S.N. Moshonkin, E.M. Volodin, R. Tamsalu. Numerical simulation of large-scale ocean circulation based on the multicomponent splitting method // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. 2010, Vol. 25, No 6, pp. 581-609.

Ключевые слова: вариационная ассимиляция данных, данные дистанционного зондирования, мониторинг морских систем, математическое моделирование, центр коллективного пользования, информационно-вычислительная система

Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных

11