Синергетика формирования и разрушения морского ледяного покрова (на примере Японского моря)

Рассмотрены инициированные изменением температуры среды механизмы формирования и разрушения морского ледяного покрова. Построение модели выполняется на основании выявленных в экспериментах фактов и положений статистической физики. На основании выявленных из анализа экспериментальных распределений фактов и положений статистической физики построена и исследована модель изучаемого процесса. Экспериментальные данные составляют цифровые изображения дистанционного зондирования районов морской акватории и распределения температуры за период осень-весна. Результатом компьютерной обработки снимков являются упорядоченные во времени наборы площадей отдельных льдин и распределения их толщин.
Особенностью настоящего рассмотрения эволюции покрова является явный учет в уравнениях модели пространственной ограниченности вмещающей покров морской среды и присутствие в системе ряда лимитирующих ее эволюцию факторов. На основании этих положений формулируется модели термической эволюции толщины и площади отдельной льдины. Далее формулируется пространственно-временная модель распределения толщин льда. Параметрическая идентификация моделей и оценка их адекватности выполнена на основании статистических выборок, предоставленных проф. В.В. Плотниковым и проф. В.П. Тунеголовцом.
При построении модели процесса принимается бинарный характер агрегаций отдельных кластеров (участков новой фазы), а также статистическая независимость роста их площадей и толщин . Следуя результатам экспериментов и цепочке простых рассуждений, динамика числа кластеров определяется комбинацией процессов: 1) рост числа зародышей в результате пробойных явлений; 2) последовательный переход кластеров с низкими площадями и толщинами в кластеры более значительных размеров в результате их индивидуального роста; 3) формирование кластеров - го размера площади и -го размера толщины в результате бинарной агрегации таких кластеров (m,j) и (l,r) размеров, что k=m + l, и ; 4) переход кластеров (k,i) размера в другие размеры вследствие их агрегации с кластерами произвольных площадей и толщин.