Реализация проблемно-ориентированных интерфейсов для численного моделирования распространения вулканического пепла

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).