SCI Библиотека

На сегодняшний день многопроходный метод PIV (Particle Image Velocimetry) широко используется в области экспериментальной механики жидкости и газа из-за его высокой надежности при решении практических задач. Однако он имеет известное ограничение, связанное с ошибками, возникающими при вычислении производных скорости, необходимых для деформации обрабатываемых PIV-изображений при повышении производительности метода. Поскольку количество ошибок увеличивается с применением схем более высокого порядка, на практике чаще всего ограничиваются первым порядком, что в свою очередь приводит к снижению пространственного разрешения. В данной работе предлагается метод, допускающий применение схем более чем второго порядка, что позволяет заметно повысить точность измерения скорости и ее производных и тем самым увеличить пространственное разрешение. Метод не требует восстановления ошибочных векторов скорости, позволяет избежать численного расчета производных скорости и легко применим на практике.

Исследованы закономерности процессов испарения и конденсации чистого пара в методе решеточных уравнений Больцмана. Выполнено моделирование этих процессов при постоянных во времени потоках пара на границе расчетной области. Показано, что в этом случае осуществляются квазистационарные режимы испарения и конденсации. Предложен простой численно эффективный метод задания потока пара на плоской границе расчетной области путем вычисления функций распределения на входящих характеристиках метода решеточных уравнений Больцмана. В расчетах показано, что поток массы при испарении плоской поверхности пропорционален разности плотностей насыщенного и окружающего пара при данной температуре поверхности, что хорошо согласуется с законом Герца-Кнудсена. Результаты трехмерного и одномерного моделирования методом решеточных уравнений Больцмана совпадают с высокой точностью. Показано, что отношение разности плотностей к потоку вещества на границе фаз при заданной температуре линейно зависит от времени релаксации как для испарения, так и для конденсации. Исследовано влияние температуры на интенсивность потоков испарения и конденсации чистого пара. Обнаружена зависимость процессов испарения и конденсации от времени релаксации, которое определяет кинематическую вязкость флюида.

Процесс распараллеливания программ может быть затруднён ввиду их оптимизации под последовательное выполнение. Из-за этого полученная параллельная версия может быть неэффективной, а в некоторых случаях распараллеливание оказывается невозможным. Решить указанные проблемы помогают преобразования исходного кода программ. В данной статье рассматривается реализации в системе автоматизированного распараллеливания SAPFOR (System FOR Automated Parallelization) преобразований последовательных Фортран-программ, позволяющих облегчить работу пользователя в системе и существенно снизить трудоемкость распараллеливания программ. Применение реализованных преобразований в системе SAPFOR продемонстрировано на прикладной программе, решающей систему нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных. Также было произведено сравнение производительности полученной параллельной версией с версиями, распараллелеными вручную с использованием DVM и MPI технологий.

На основании данных океанографических экспедиций Международного полярного года 2007-2008 гг. (617 станций) были рассчитаны объемные характеристики и время обновления тихоокеанских вод (ТВ) на акватории Северного Ледовитого океана. Установлены характерные изопикнические поверхности, соответствующие их верхней и нижней границам (соответственно 25,5 и 27,5 кг/м3), рассчитана толщина между изопикнами и эквивалентная толщина (т. е. условная толщина нетрансформированной «чистой» водной массы), границы распространения по исчезновению максимума силикатов в выбранном интервале плотностей. Воды тихоокеанского происхождения распространяются на север вплоть до приполюсного района (толщина до 40-50 м), на западе прослеживаются вплоть до северной части моря Лаптевых (толщины 20-30 м), на востоке сохраняются в малотрансформированном виде (толщина более 100 м) вплоть до Канадского Арктического архипелага, для них характерны глубины 50-150 м. Наибольшая толщина ТВ (более 150 м) характерна для круговорота Бофорта. Был оценен общий объем «чистых» (нетрансформированных) тихоокеанских вод на акватории Северного Ледовитого океана, он составил (197 ± 19) 103 км3, или около 1,1% от всего объема Северного Ледовитого океана. Объем тихоокеанских вод с учетом их перемешивания с окружающими водами между выбранными изопикническими поверхностями составил (313 ± 16) · 103 км3, что составляет около 1,7% объема Северного Ледовитого океана. С учетом характерного потока ТВ через Берингов пролив их время обновления в Арктическом бассейне оценено в 5-6 лет.

В статье предложена методика выявления «оживающих» сельских населенных пунктов (СНП). На примере Тверской области показано, какие особенности географического положения поселений определяют их возможности для ревитализации. Проведенная ранее типология, построенная на анализе космических снимков, показала большую дифференциацию в степени деградации СНП, отнесенных по переписи 2010 г. к категории «без населения». Дальнейшая работа по определению ведущих факторов ревитализации была построена на изучении тех СНП, где в наибольшей степени сохранились дома и хозяйственные постройки, идентифицируемые по космическим снимкам. В качестве ключевых черт географического положения, влияющих на перспективы оживления территории, выбраны близость к рекам и водоемам, положение относительно федеральных и региональных автодорог, нахождение вблизи областного и/или районного центра. Признаками, свидетельствующими о ревитализации СНП, стали наличие зарегистрированных жителей (по данным текущего учета) и отмежеванных кадастровых участков. Исследование показало, что треть всех СНП, которые в 2010 г. были отражены в статистике как пункты «без населения», в настоящее время могут считаться «оживающими». Для Тверской области ключевым фактором ревитализации СНП является его близость к реке, главным образом к Волге. Другой важный фактор - нахождение в зоне влияния основных центров, в первую очередь Твери. Основной функцией является рекреационное (дачное) использование таких деревень.

Рассматриваются возможность и ограничения применения общепринятых алгоритмов детектирования поврежденных огнем лесных территорий средствами дистанционного зондирования, которые позволяют системам мониторинга в автоматическом режиме формировать данные о площадях пожаров и площадях, на которых в последующем фиксируется гибель лесных насаждений. Результирующие размеры детектируемых площадей пожаров обладают погрешностью измерений, величины которых определены на основе единовременных данных, установленных в ходе исследований в отношении обширной территории за один лесопожарный сезон. Лесные пожары, в зависимости от географических особенностей территории, имеют различные пространственно-временные и качественные характеристики, поэтому сопровождаются неоднородными повреждениями лесов, что влияет на точность дистанционного определения гари или горельника. В связи с этим применение установленной величины погрешности при исследованиях на локальном уровне может привести к неточности результатов. Анализ космических снимков земель лесного фонда Тверской области за 2007-2022 гг. показал необходимость установления региональных величин погрешности измерений площадей, пройденных пожарами. Сопоставление производных данных среднего пространственного разрешения с данными высокого пространственного разрешения доказывает наличие региональной величины отклонения от установленной величины погрешности измерений, достигающей значительных размеров при относительно малых площадях детектируемых участков. Исследование показало целесообразность установления региональных величин погрешности измерений пирогенного воздействия на лесные территории. Применение полученных результатов позволит повысить точность определения площадей лесных пожаров и размера связанного с ними ущерба по данным дистанционного мониторинга.

С целью выявления особенностей вариаций изотопного состава кислорода и водорода атмосферных осадков в Москве и процессов, определяющих формирование изотопного состава осадков в течение 2017-2019 гг. на метеоплощадке метеорологической обсерватории МГУ, были отобраны пробы всех выпадавших осадков: 2017 г. - 158 проб, 2018 г. - 119 проб, 2019 г. - 143 пробы. Проведенное исследование является продолжением непрерывных измерений изотопного состава осадков, начатых авторами в 2014 г. Изучение изотопного состава осадков метеообсерватории МГУ поддержано МАГАТЭ и стало частью международной базы данных по метеоосадкам (GNIP). Показано, что внутригодовая изменчивость изотопного состава осадков имеет явно выраженную сезонность: наиболее изотопно тяжелые осадки выпадали с мая по август, наиболее изотопно легкие осадки выпадали в декабре - феврале, что, в основном, обусловлено сезонными вариациями температур воздуха. Коэффициент связи среднемесячных значений δ18О осадков и температур воздуха для исследуемого периода варьировал от 0,34 до 0,39‰/°С, что согласуется с ранее полученными данными для осадков Москвы. Соотношение значений δ2Н и δ18О в осадках близко к соотношению δ2Н-δ18О для глобальной линии метеорных вод, что отражает в целом равновесные условия формирования осадков. Установлено, что в летние месяцы на изотопный состав заметное влияние оказывает подоблачное испарение. В распределении значений дейтериевого эксцесса в осадках не выявлено строгой сезонности, однако показано, что более низкие значения dexc (ниже 11‰ - среднего значения за трехлетний период) характерны для летних месяцев (июль - август), что, вероятно, обусловлено влиянием подоблачного испарения в условиях низкой относительной влажности и высоких температур воздуха. С октября по апрель преобладали более высокие значения dexc (выше 11‰).

Проанализирована эколого-географическая дифференциация населения птиц в 18 пунктах островов Уруп и Итуруп. Использован метод маршрутного учета. Суммарно отмечено 109 видов, в т. ч. 62 на двух островах. Коэффициент фаунистической общности между сухопутными местообитаниями островов 72%, прибрежно-морскими - 71%. Коэффициент сходства населения птиц между сухопутными местообитаниями островов 36%, прибрежно-морскими - 29%. Значения плотности населения птиц островов близки как между сухопутными (610-757 ос./км²), так и прибрежно-морскими (536-607 ос./км²) местообитаниями. Высокая плотность населения повсеместно обусловлена обилием численно преобладающих видов дальневосточного островного и китайского типов фаун. Суммарно на совокупность особей видов этих фаун почти повсеместно приходится более 50% населения в сухопутных (282-469 ос./км²) и прибрежно-морских (172-333 ос./км²) местообитаниях. Характерна пространственно-временная динамика населения птиц.

В развитии многолетних исследований авторов в статье представлены результаты углубленного изучения рельефа дна Обской губы Карского моря, уточняющие существующие представления и направленные на решение фундаментальной проблемы реконструкции условий формирования рельефа дна мелководных заливов Карского моря в позднем плейстоцене и голоцене. Целью работы являлось создание региональной характеристики геоморфологического строения дна Обской губы. В качестве исходных данных о рельефе дна использовались морские навигационные карты и промерные планшеты ГУНиО масштаба 1:50 000 - 1:100 000. На основе ручной авторской обработки и интерпретации картографического материала была создана детальная цифровая модель рельефа (ЦМР) дна и батиметрическая карта с сечением изобат через 1,0 м масштаба 1:200 000. При составлении геоморфологической карты помимо батиметрических данных был привлечен большой объем литературных и фондовых материалов по геоморфологии, геологии и геокриологии региона, а разработка оригинальной морфогенетической легенды велась с учетом сложившихся представлений об условиях формирования рельефа перигляциальных равнин на регрессивном этапе развития шельфа Карского моря. Установлено, что в пределах губы преобладает реликтовый флювиальный рельеф, частично переработанный субаквальными процессами в ходе послеледниковой трансгрессии и на современном этапе. Выявлены важнейшие особенности строения и плановые очертания затопленной прадолины Оби и древней эрозионной гидросети в целом. Выделенные отдельные формы и элементы рельефа учитывают масштаб объектов и степень их генерализации на карте и дают представление о развитии рельефообразующих процессов как на субаэральном этапе, так и в субаквальных условиях, включая особенности современной динамики рельефа берегов и дна.

Природные пожары являются важным экологическим фактором, определяющим интенсивность круговорота углерода на болотах. В статье представлены оценки последствий пирогенной трансформации и современного состояния выгоревших участков болот таежной и лесотундровой зон Западной Сибири через 6-8 лет после пожара с учетом их внутрифациальной неоднородности. Полевые исследования проведены в 2022 г. на трех болотах (всего 13 постпирогенных и фоновых точек) и включали тахеометрическую съемку поверхности, оценку встречаемости видов травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового ярусов, отбор образцов для лабораторного определения физико-технических свойств и ботанического состава торфа. В качестве видов-индикаторов восстановления рассматривали сфагновые мхи, Polytrichum strictum, лишайники и кустарнички. В результате исследования обнаружено, что интенсивность пирогенной трансформации определяется исходным состоянием болотной экосистемы и увеличивается в ряду: участок гидролесомелиорации на верховом Бакчарском болоте - плоскобугристое болото - верховое Усть-Бакчарское болото, осушенное для торфодобычи. На большинстве исследованных точек выгоранию оказались более подвержены понижения микрорельефа, в то время как положительные формы сохранились, либо выгорели частично. Трансформация свойств торфяной залежи распространяется по глубине за пределы выгоревшего слоя и проявляется в снижении влажности, увеличении зольности, плотности и степени гумификации. На первых этапах постпирогенных сукцессий выявлены схожие закономерности для болот таежной и лесотундровой зон, проявляющиеся в интенсивном зарастании P. strictum. По результатам исследования сделан вывод, что участок гидролесомелиорации на Бакчарском болоте имеет возможность восстановления видового состава растительного покрова и возобновления аккумуляции торфа. На Усть-Бакчарском болоте произошли необратимые изменения растительного покрова, где восстановление сфагновых мхов не происходит даже через 20 лет после пожара.