Информационно-вычислительная система ассимиляции данных "ИВМ РАН - Черное море" и ее интеграция с аппаратно-программным комплексом ЦКП "ИКИ-мониторинг"

В настоящее время особое внимание посвящено разработке методов и технологий мониторинга и моделирования окружающей среды, в том числе морских районов. Круг задач в области исследования состояния окружающей среды очень широк - от разработки теоретических методов моделирования исследуемых систем до создания приборов для измерения состояния морской среды. Для решения прикладных задач, связанных с мониторингом природной среды, необходим доступ к большим многолетним архивам спутниковых данных, различным производным информационным продуктам, а также вычислительным ресурсам. Современные технологии позволяют реализовать принципиально новые возможности для организации работы с данными наблюдений, обеспечивая эффективное коллективное использование вычислительных ресурсов центров для сбора, обработки и представления данных дистанционного зондирования. Именно на основе таких новых технологий и подходов в 2012 году был создан Центр коллективного пользования (ЦКП) систем для архивирования, обработки и анализа данных спутниковых наблюдений Института космических исследований (ИКИ) РАН, предназначенный для использования исследователями в области изучения и мониторинга окружающей среды - ЦКП «ИКИ-Мониторинг» [1].
Информационно-вычислительная система (ИВС) вариационной ассимиляции данных «ИВМ РАН - Черное море» [2] была создана для моделирования морских районов, расчета основных океанографических параметров исследуемой среды (температуры, солености, уровня моря и циркуляции) и проведения расчетов с ассимиляцией реальных данных наблюдений [3] в Институте вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН (ИВМ РАН). При разработке были использованы современные методы и проверенные теории математического моделирования, сопряженных уравнений, оптимального управления с использованием численной модели гидротермодинамики Черного и Азовского морей [4-6].
Данная работа посвящена использованию данных дистанционного зондирования ЦКП «ИКИ-Мониторинг» в процедурах вариационной ассимиляции данных ИВС «ИВМ РАН - Черное море». Работа является одним из этапов работы по внедрению ИВС «ИВМ РАН - Черное море» в ЦКП «ИКИ - Мониторинг» и позволит в дальнейшем построить систему вариационной ассимиляции данных наблюдений с постоянным источником данных наблюдений за исследуемой морской средой. На данном этапе работы были настроены процедуры усвоения полученной информации. В работе представлены первые полученные результаты.
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ рамках научного проекта № 19-71-20035 «Информационно – вычислительная система вариационной ассимиляции данных наблюдений «ИВМ РАН –Черное море» и её интеграция с программно-аппаратным комплексом ЦКП «ИКИ-Мониторинг»».

[1] Е.А. Лупян, А.А. Прошин, М.А. Бурцев, И.В. Балашов, С.А. Барталев, В.Ю. Ефремов, А.В. Кашницкий, А.А. Мазуров, А.М. Матвеев , О.А. Суднева, И.Г. Сычугов, В.А. Толпин, И.А. Уваров. Центр коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных ИКИ РАН для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 263-284.
[2] В.И. Агошков, Н.А. Асеев, С.В. Гиниатулин, В.Б. Залесный, Е.И. Пармузин. Информационно-вычислительная система "ИВМ РАН - Черное море". Москва, ИВМ РАН, 2016.
[3] V.I. Agoshkov, M.V. Assovskii, V.B. Zalesny, N.B. Zakharova, E. I. Parmuzin, V.P. Shutyaev. Variational assimilation of observation data in the mathematical model of the Black Sea taking into account the tide-generating forces // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. 2015, Vol.30, No 3, pp. 129-142.
[4] V.B. Zalesny, A.V. Gusev. Mathematical model of the world ocean dynamics with algorithms of variational assimilation of temperature and salinity fields // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. 2009, Vol. 24, No 2, pp. 171-191.
[5] V. В. Zalesny, N. А. Diansky, V. V. Fomin. Numerical model of the circulation of the Black Sea and the Sea of Azov // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. 2012, Vol. 27. No 1. pp. 95-111.
[6] V.B. Zalesny, G.I. Marchuk, V.I. Agoshkov, A.V. Bagno, A.V. Gusev, N.A. Diansky, S.N. Moshonkin, E.M. Volodin, R. Tamsalu. Numerical simulation of large-scale ocean circulation based on the multicomponent splitting method // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. 2010, Vol. 25, No 6, pp. 581-609.