Влияние космофизических факторов на динамику масс озона южного полушария

Решетневскце чтения

Программное обеспечение NetworkModeler предназначено для создания нейросетевых моделей, предварительной обработки обучающего множества, визуализации процесса проектирования и обучения ИНС, а также для получения нейросетевых моделей для разных практических задач и оценки созданной нейросетевой модели. Автоматический подбор архитектуры предоставляет возможность выбора наилучших параметров сети для решения конкретной задачи и имеющегося обучающего множества.

Достоинства разработанного программного обеспечения заключаются:

- в наличии средств визуализации построенных нейросетевых моделей;

- возможности контроля всех показателей для каждого элемента ИНС как в процессе обучения, так и вне его;

- возможности подстройки параметров ИНС во время обучения;

- контроле результатов работы ИНС и оценивании их по всем критериям, представленным в библиотеке классов.

NetworkModeler имеет средства визуализации процесса нейросетевого моделирования и опцию автоматического подбора архитектуры, что отличает его от уже существующих.

Для начинающих пользователей специально была разработана справочная система, которая может запускаться непосредственно из приложения или отдельно. Справочная информация и интуитивно-понятный интерфейс позволяют легко работать с программой.

Работоспособность программного обеспечения проверена при решении ряда тестовых задач аппроксимации функций одной и нескольких переменных и практической задачи прогнозирования вибрационных характеристик турбины.

Полученные при решении тестовых и практической задач результаты позволяют утверждать, что программное обеспечение NetworkModeler может успешно использоваться широким кругом специалистов для структурно-параметрического синтеза нейросетевых моделей в автоматизированном режиме.

Yu. A. Istomina, V. V. Tynchenko Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

MULTILAYER PERCEPTRON MODELING AUTOMATIZATION

The relevance to create software for neural network modeling is proved. The theoretical content of work is described. The advantages, application and appointment of new software for multilayer perceptron modeling are presented.

© Истомина Ю. А., Тынченко В. В., 2012

УДК 551.550.534

В. Б. Кашкин, Т. В. Рублева, К. Ф. Десятков Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

ВЛИЯНИЕ КОСМОФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ДИНАМИКУ МАСС ОЗОНА

ЮЖНОГО ПОЛУШАРИЯ

Приведены результаты анализа движения воздушных масс в средних и полярных широтах южного полушария по данным дистанционного космического зондирования. Обнаружено, что изменение угловой скорости циркумполярного вихря связано с вариациями орбитальной скорости Земли.

Современное распределение атмосферного озона и его изменчивость зависят не только от фотохимических процессов его образования и разрушения, но и от совокупного влияния естественных внешних и внутренних геофизических факторов. К внешним (космофизическим) факторам относятся: изменение потока солнечной радиации, орбитальное движение Земли вокруг Солнца, вращение Земли вокруг своей оси и т. д. Внутренние геофизические факторы, влияющие на изменчивость поля ОСО (общего содержания озона), связаны с атмосферными процессами (зональная и меридиональная циркуляция, южное колебание и т. д.) и особенностями подстилающей поверхности. Наиболее существенным космофизиче-

ским фактором влияния на поле озона является солнечная радиация. Однако чем вызываются вариации общего содержания озона: изменчивостью солнечной радиации или опосредованно через динамические атмосферные процессы, до сих пор является предметом активных дискуссий.

Временные масштабы изменчивости приходящей солнечной радиации определяются наклонением орбиты Земли относительно плоскости экватора (в настоящее время 23о27') и эллиптичностью земной орбиты. В [1] показано, что вследствие эллиптичности земной орбиты общее количество солнечной радиации, достигающее Земли различается: 2-4 января (перигелий орбиты) поток солнечного излучения на

Информационные системы и технологии

3,5 % больше среднего, а 2-4 июля (афелий) - на 3,5 % меньше. Вопрос, как изменяется поле ОСО в данной астрономической ситуации, в достаточной степени не рассматривался. Потенциально увеличение (уменьшение) потока солнечной радиации в атмосфере могут повлиять как на скорости образования и разрушения озона, так и на его перенос вместе с воздушными массами в земной атмосфере.

В ходе выполнения работы были обработаны спутниковые данные общего содержания озона за периоды 1996-2005 гг. и 2006-2009 гг., полученные с помощью приборов TOMS/EP и OMI/Aura [2]. Разработан новый метод атмосферного трассера, в качестве которого выступает озон в нижней стратосфере. Область исследования - средние и полярные широты южного полушария. В атмосфере в области 30-60° формируется циркумполярный вихрь, а в области 60-90° в весенний период образуется Антарктическая озоновая дыра. Даты самых минимальных значений ОСО в озоновой дыре в различные годы наблюдаются через 1-2 недели после дня осеннего равноденствия, когда склонение Солнца составляет 0°.

В качестве оценочных характеристик динамических процессов в нижней стратосфере были использованы зональные и меридиональные скорости масс озона для южного полушария. Анализ движения воздушных масс в этих широтных зонах выявил особенности динамики озона, полученные с помощью метода атмосферного трассера. В частности, обнаружена тесная связь между уменьшением ОСО в озоновой дыре и скоростью движения масс озона в циркумполярном вихре [3]. Установлено, что в течение года сменяют друг друга два режима вращения циркумполярного вихря неравной продолжительности: 7 месяцев замедление (август-февраль), а 5 - ускорение (март-июль). Сезонные вариации угловой скорости характеризуют замедление при переходе от зимы к лету и усиление вращения нижней стратосферы южного полушария от лета к зиме и наоборот. Анализ вариаций угловых скоростей циркумполярного вихря в северном полушарии выявил, что длительность первого режима (замедления) здесь составляет 5 месяцев (март-июль), а второго (ускорения) - 7 (август-февраль). С точки зрения сезонной изменчивости замедление вращения нижней стратосферы умеренных широт происходит как в северном, так и в южном полушариях от зимы к лету, а от лета к зиме - ускорение.

Рис. 1. Годовые вариации орбитальной скорости Земли и угловой скорости циркумполярного вихря южного полушария

Статистически значимое соответствие между изменениями скорости обращения Земли и вариациями угловых скоростей умеренных областей составляет: для северного - коэффициент корреляции равен +0,97, а для южного полушария - -0,93. Таким образом, вследствие изменчивости орбитального движения Земли увеличение угловой скорости умеренной области северного полушария сопровождается уменьшением угловой скорости циркумполярного движения в средних широтах южного полушария, и наоборот.

Работа выполнена в рамках тематического плана Сибирского федерального университета, выполняемого по аналитической ведомственной целевой программе Министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы» (мероприятие 1).

Библиографические ссылки

1. Тимофеев Ю. М. Глобальная система мониторинга параметров атмосферы и поверхности. СПб. : Изд-во СПб. ун-та, 2009.

2. Сайт [Электронный ресурс]. URL: http://toms. gsfc. nasa. gov/ozone.

3. Изменчивость полярного стратосферного озона южного полушария по спутниковым данным (аппаратура TOMS, OMI) / Т. В. Рублева, В. Б. Кашкин, В. М. Мясников, С. А. Селиверстов // Вестник СибГАУ. 2011. Вып. 2 (35). С. 58-62.

V. B. Kashkin, T. V. Rubleva, K. F. Desyatkov Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

INFLUENCE KOSMOPHYZICAL OF FACTORS ON THE DYNAMICS OF MASS OZONE OF THE SOUTHERN HEMISPHERE

The results of the analysis of the motion mass of air in middle and polar latitudes of the southern hemisphere for remote space sensing data is presented. It was found that change of angular speed of the circumpolar vortex is connected with variations of the orbital speed of the Earth.

© Кашкин В. Б., Рублева Т. В., Десятков К.Ф., 2012