Хаос-геометричний підхід до аналізу, моделювання і прогнозування динаміки забруднюючих речовин в атмосфері промислових регіонів

Автор(и)

  • Ю. Я. Бунякова Одеський державний екологічний університет
  • О. Ю. Хецеліус Одеський державний екологічний університет
  • Т. О. Флорко Одеський державний екологічний університет
  • О. В. Глушков Одеський державний екологічний університет
  • А. А. Свинаренко Одеський державний екологічний університет
  • Ю. В. Дубровська Одеський державний екологічний університет

DOI:

https://doi.org/10.18524/0367-1631.2019.57.191961

Анотація

Узагальнений хаос-геометричний підхід застосований до аналізу, моделювання та прогнозування часової динаміки концентрацій забруднюючих речовин (NO2) в атмосфері промислових міст. Підхід включає в себе такі методи нелінійного аналізу та теорії хаосу, як мультифрактальний формалізм, метод кореляційного інтеграла, аналіз на основі показників Ляпунова, ентропії Колмогорова, спектральні і прогнозні моделі, в т.ч., вперше з нейронномурежевим блоком. Для аналізу виміряних часових періодів концентрацій діоксиду азоту фазовий простір системи було реконструйовано методом затримок. З метою виконання удосконаленого аналізу використовуються метод взаємної інформації, алгоритм кореляційного інтеграла, алгоритм помилкових найближчих сусідів, аналіз на основі показників Ляпунова і метод сурогатних даних. Метод кореляційної розмірності дозволив виявити дивний аттрактор з відносно невисокою фрактальною розмірністю. Розраховані динамічні і топологічні інваріанти, в тому числі, розмірності: вкладення, кореляційна, Каплана-Йорка, показники Ляпунова, ентропія Колмогорова та ін. Аналіз отриманих даних підтвердив наявність елементів детермінованого хаосу в флуктуаційної часовій динаміці концентрацій атмосферних забруднювачів. Розроблено нову ефективну модель прогнозування тимчасової еволюційної динаміки концентрації забруднювачів повітря в атмосфері промислового міста. Наведено чисельні дані для коефіцієнта кореляції між фактичним і прогностичним рядами.

Ключові слова: флуктуаційна динаміка атмосферних забруднювачів, хаос-геометричний підхід

Біографії авторів

Ю. Я. Бунякова, Одеський державний екологічний університет

Bunyakova Yu.Ya.,

О. Ю. Хецеліус, Одеський державний екологічний університет

Khetselius O.Yu.,

Т. О. Флорко, Одеський державний екологічний університет

Florko T.A.,

О. В. Глушков, Одеський державний екологічний університет

Glushkov A.V.,

А. А. Свинаренко, Одеський державний екологічний університет

Svinarenko A.A.,

Ю. В. Дубровська, Одеський державний екологічний університет

Dubrovskaya Yu.V.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-01-17

Номер

Розділ

Газодинаміка