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

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

Реализация проблемно-ориентированных интерфейсов для численного моделирования распространения вулканического пепла

Мальковский С.И. (1)
(1) Вычислительный центр ДВО РАН, Хабаровск, Россия
Пепловые облака и шлейфы, возникающие при эксплозивных извержения вулканов Камчатки, представляют большую опасность для полетов авиации (Gordeev and Girina, 2014). В связи с этим, актуальной и важной задачей является прогнозирование и анализ их перемещения в атмосфере. Для её решения могут применяться различные методы, технологии и программные средства. Так, в составе автоматизированной информационной системы «Сигнал» (далее – АИС) (Сорокин и др., 2019), разработана подсистема численного моделирования, построенная на основе модифицированной версии пакета Puff-UAF (Malkovsky et al., 2017), являющегося реализацией лагранжевой модели PUFF (Searcy et al., 1998). Она позволяет прогнозировать направление, скорость и высоту перемещения пепловых облаков и шлейфов. Благодаря организованному информационному взаимодействию АИС с компьютерными системами VOKKIA (Романова и др., 2012) и VolSatView (Gordeev et al., 2016) реализована возможность автоматического расчета указанных качественных характеристик пепловых облаков при выпуске камчатской группой реагирования на вулканические извержения сообщений VONA (Volcano Observatory Notice for Aviation), а также совместного анализа результатов моделирования с данными дистанционного зондирования Земли. В то же время, для более точной оценки опасности пепловых облаков и шлейфов для населения и авиации, требуется определять не только их качественные, но и количественные характеристики (концентрация пепла на эшелонах полетов самолетов; объем пепла, выпавшего на поверхность и т.д.). Для этого могут использоваться различные эйлеровы модели, например, модель FALL3D (Costa et al., 2006).
Настоящая работа посвящена вопросам развития подсистемы моделирования АИС, связанным с использованием модели FALL3D. В исследовании рассматривается модифицированная архитектура подсистемы, а также приводятся примеры ее работы для моделирования различных характеристик пепловых облаков и шлейфов, возникающих при эксплозивных извержениях вулканов Камчатки. Выполняется валидация полученных результатов с использованием спутниковых данных, поставляемых информационной системой VolSatView.
При проведении расчетов применялись вычислительные технологии и системы, разрабатываемые в рамках проекта РФФИ № 18-29-03100. Обработка данных выполнялась с использованием ресурсов Центра коллективного пользования “Центр данных ДВО РАН” (Вычислительный центр ДВО РАН) (Sorokin et al., 2017).

Ключевые слова: вулкан, численное моделирование, спутниковый мониторинг, информационная система, АИС «Сигнал», PUFF, FALL3D
Литература:
  1. Романова И.М., Гирина О.А., Максимов А. П., Мелекесцев И.В. Создание комплексной информационной веб-системы «Вулканы Курило-Камчатской островной дуги» (VOKKIA) // Информатика и системы управления. 2012. № 3. Вып. 33. С. 179–187.
  2. Сорокин А.А., Королев С.П., Мальковский С.И. Автоматизированная информационная система «Сигнал»: исследование и оперативный мониторинг опасных природных явлений в Дальневосточном регионе // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 238-248. doi: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-238-248.
  3. Costa A., Macedonio G., Folch A. A three-dimensional Eulerian model for transport and deposition of volcanic ashes // Earth and Planetary Science Letters. 2006. Vol. 241. No. 3–4. P. 634–647. doi: 10.1016/j.epsl.2005.11.019.
  4. Gordeev E.I., Girina O.A. Volcanoes and their hazard to aviation // Herald of the Russian Academy of Sciences. 2014. Vol. 84. No. 1. P. 1–8. doi: 10.1134/S1019331614010079.
  5. Gordeev E.I., Girina O.A., Loupian E.A., Sorokin A.A., Kramareva L.S., Efremov V.Yu., Kashnitskii A.V., Uvarov I.A., Burtsev M.A., Romanova I.M., Mel’nikov D.V., Manevich A.G., Korolev S.P., Verkhoturov A.L. The VolSatView information system for Monitoring the Volcanic Activity in Kamchatka and on the Kuril Islands // Journal of Volcanology and Seismology. 2016. Vol. 10. No. 6. P. 382–394. doi: 10.1134/S074204631606004X.
  6. Malkovsky S.I., Sorokin A.A., Korolev S.P. Improving the system of numerical simulation of volcanic ash propagation using the PUFF model // Russian Journal of Earth Sciences. 2017. Vol. 17. No. 5. ES5003. P. 1-6. doi:10.2205/2017ES000612.
  7. Searcy C., Dean K., Stringer W. PUFF: a high-resolution volcanic ash tracking model // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 1998. Vol. 80. No. 1–2. P. 1–16.
  8. Sorokin A.A., Makogonov S.V., Korolev S.P. The Information Infrastructure for Collective Scientific Work in the Far East of Russia // Scientific and Technical Information Processing. 2017. Vol. 44. No. 4. P. 302-304.

Презентация доклада

Технологии и методы использования спутниковых данных в системах мониторинга

104