|
Содержание
Предисловие
В последнее десятилетие мы стали свидетелями своеобразного "экологического взрыва" – во всем мире резко возрос интерес к экологическим проблемам. И это не удивительно, поскольку понятие "человек", "человечество" нельзя отделить от понятия "окружающая среда". Экология, являющаяся принципиально синтетической (или, как сейчас принято говорить, системной) наукой, использует самые разнообразные методы. И естественно, что один из самых мощных методов современного естествознания – математический метод – стал широко применятся для решения экологических проблем. Возникла и бурно развивается новая наука – математическая экология. Стремление к более точному описанию сложного системного объекта приводит к увеличению количества учитываемых факторов и процессов, что затрудняет использование математических моделей и доказательство их адекватности. Анализ и прогнозирование по таким моделям выполняются с ошибкой, обусловленной как погрешностью используемых вычислительных методов, так и неточностью исходных данных, и эти ошибки могут приводить к катастрофическим неточностям в модельных прогнозах. Наличие даже в простых экологических моделях таких неточностей может привести к проявлению динамического хаоса. Отметим основные ограничения практического использования математического моделирования экологических систем, подверженных антропогенным нагрузкам: 1. Недостаточность или малая достоверность исходной информации, используемой для решения многих важных, в том числе системных экологических задач. 2. Представление всей исходной информации как строго однозначной (детерминированной), не зависящей от временного периода изучения систем. Такое представление информации создает ошибочное мнение о том, что: а) "все можно сосчитать, и притом с фантастической точностью"; б) из данного состояния системы всегда можно однозначно определить ее будущее состояние; в) модель всегда тем лучше, чем она более подробна. Разработка специальных методов и средств математического моделирования систем с такими сложными многомерными характеристиками объектов, как экологические, является актуальной для глубокого исследования структуры системы, как единства компонентов и связей, осуществления контроля над сложной экологической обстановкой при одновременном учете огромного количества разнородных параметров. Говоря об имитационном моделировании, нельзя не отметить тот факт, что качественный анализ экологических моделей развит достаточно глубоко только для моделей малой размерности. В настоящей работе рассматривается ряд компьютерных экспериментов, иллюстрирующих возможности структурного подхода для эвристического обобщения традиционного качественного анализа на случай многомерных моделей. Монография поделена на две части. Первая часть – теоретическая – посвящена проблемам математического моделирования в экологии, в частности, – специфике имитационного моделирования. Здесь рассматривается системный многоуровневый подход к анализу многомерных данных и методы верификации математических моделей. Вторая часть – практическая – состоит из конкретных моделей водных экосистем, разработанных для решения разных задач исследования антропогенных загрузок. Предлагаемый в первой части монографии многоуровневый подход прикладывается к результатам моделирования и демонстрируется, что это может служить аппаратом качественного исследования сложных многокомпонентных динамических моделей на базе систем дифференциальных уравнений. Автор выражает глубокую благодарность и признательность академику НАН Украины В. И. Беляеву за консультативную помощь в разработке математической модели круговорота фосфора и кислорода в Черном море (часть II, глава 4), а также благодарность сотрудникам лаборатории экологического анализа и прогноза ИПМЭ им. Г. Е. Пухова НАН Украины за техническую помощь в создании данной книги. Об авторе
До конца своих дней возглавляла тематическую группу "Экологического анализа и прогноза" отдела N 7 Института проблем моделирования в энергетике им. Г.Е.Пухова Национальной академии наук Украины (ИПМЭ им. Г. Е. Пухова НАНУ). Ведущий научный сотрудник, доктор технических наук. В 1974 г. закончила с красным дипломом механико-математический факультет Киевского государственного университета им. Т.Г.Шевченко. В 1984 г. защитила кандидатскую диссертацию на тему "Верификация математических моделей круговорота азота (на примере Кременчугского водохранилища)" по специальности 11.00.07 – "гидрология суши и водные объекты" во Всесоюзном научно-исследовательском институте водной охраны, г. Харьков. В 2004 г. защитила докторскую диссертацию на тему "Математическое моделирование влияния техногенных нагрузок на экологические системы" по специальности 01.05.02 – "математическое моделирование и вычислительные методы" в ИПМЭ им. Г.Е.Пухова НАНУ, г. Киев. Область научных интересов: математико-картографическое моделирование в экологии, системный анализ, экологические риски. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||