Моделювання і прогнозування стану довкілля

Курс складається з 4 розділів:

1. Теоретичні основи моделювання екологічних систем

2. Моделі екосистем

3. Математичне моделювання

4. Екологічне прогнозування

Самостійна робота

1. Перелік літератури (шукати в «Моделювання», «Прогнозування», «Системологія», дивитись екологічну літературу), прогноз погоди, демографічні ситуації.

15 балів – на наступний вівторок

2. Анотація – дві по 10 балів

3. Доповідь з аналізом анотованого джерела – на практичних – 20 балів

4. Тлумачний словник – 15 балів – кінець триместру – обов’язкова посилка на джерела.

Тема 1:

Зміст і характер екологічного моделювання

1.Зміст моделювання

2.Мета моделювання

3. Необхідність (актуальність) моделювання

4. Об’єкти моделювання

5. Обов’язкові умови моделювання

1.

Моделювання – це імітація природного чи штучного явища, процесу, системи, характеристики об’єкту.

Модель (франц.) – «зразок», «взірець». Цей термін не досить вірний, бо до «взірець» необхідно «стремиться», а та модель, що ми робимо має бути гіршою.

Моделювання (філософське тлумачення) – відтворення характеристик якогось об’єкту на іншому об’єкті, створеному для їх вивчення. Останній називається моделлю.

Різниця між двома тлумаченнями: у 2 існує модель як окремий об’єкт, крім реального, а у 1 цього немає, бо може бути модельована (без створення моделі) без реального об’єкту.

2.

Моделювання ведеться через одну з двох причин:

1. Моделювання для отримання додаткових даних про існуючий об’єкт, за рахунок штучної імітації додаткових умов, процесів.

2. Гіпотетичне моделювання – для перевірки чогось неіснуючого.

3.

Моделювання дозволяє економити час, гроші іт.д. Ми не можемо обійтись без моделювання коли:

1. на самому об’єкті не можемо отримати дані.

2. Можемо отримати дані на об’єкті, але дуже дорогою ціною

3. Можемо отримати дані на об’єкті, але це вимагає дуже багато часу

4. Інші труднощі, коли за рахунок моделювання це зробити краще, якісніше.

Доцкладніше:

1. Коли об’єкта, взагалі нема, дані отримати не можна. Робимо моделювання. Наприклад, модель ядерної війни, парникового ефекту. Моделюванням можна виконувати всі глобальні задачі. Такощ використовують для менших об’єктів.

2. Не на всякому об’єкті можна зробити те, що непередбачене конструкцією. Наприклад, моделювання популяції оленів та їх відстрілу. Або коли економічно більш вигідно зробити моделювання. Але, є інший бік справи: чи дешевше буде створити програму, купити і оновлювати комп’ютер?

3. Щодо економії часу – все очевидно. В реальному житті не прискорити біологічний цикл дерева. На комп’ютері – секунди.

4. Об’єктом моделювання може бути все: людина, стілець, земна куля вцілому. Методи моделювання визначаються об’єктом моделювання, звідси, багато тлумачень моделювання.

Моделювання пов’язане формалізацією та математизацією.

5. Обов’язкова умова моделювання – подібність (тотожність). Мається на увазі подібні процеси чи характеристики – такі, в яких властивості, явища, показники в певних координатах простору і часу співвідносяться в одному масштабі. Наприклад, є ц річки: велика і мала, їх швидкості, величини, перерізи співвідносяться в однаковому масштабі. При масштабі 1, моделювання не має сенсу. Модель має бути меншою, швидшою, зручнішою, але обов’язково подібною.

Тема 2:

Типи екологічних моделей

1. Типи моделювань

2. Класифікація моделей

Моделювання буває 3 типів:

1. Натурне

2. Штучне

3. Змішане

Натурне – таке, що ведеться на самому об’єкті моделювання (на натурі). Наприклад, вивчення різних умов впливу на сосну, посадивши сосни і створюючи їм різні умови. В цьому випадку роблять контрольні і дослідні грядки. У сільському господарстві це роблять для того, щоб виявити оптимальну кількість вологи, добрив і т.д.

Натурне моделювання використовується і в техніці: автомобіль розганяють, б’ють об стінку (моделювання безпеки водія). Або навколо літака пускають повітря із його швидкістю польоту.

Штучне – це створення іншого об’єкта – аналогу, на якому ведеться дослідження. Об’єкт може мати зовнішній вигляд, як і досліджуваний, може бути несхожим, або абстрактним (математична модель). Штучна модель має бути подібна. Це, наприклад, вирощування рослин у оранжереї – штучні умови можна моделювати.

Змішане моделювання – за основу береться якась натура і до неї додається штучне. Наприклад, в машину замість водія посадити робота.

2.

М

Модельь

оделі можна класифікувати за 6 класифікаційними ознаками.

і

ні

Повна модель – відтворює абсолютно все, що є в натурі. Часткова – відображає не всі функції.

Але принципово точну модель зробити неможливо. Щось все-одно буде не так. Але, під повною моделлю розуміємо наші намагання створити повну і часткову модель. Пізнавальна – для отримання додаткових знань. Прогнозна – гіпотетична, коли треба перевірити гіпотези. Аналітичний – метод, де використовуються математичні залежності,виконується аналіз.

Імітаційний – заміна дійсного явища на імітоване.

1 рівень абстракції – нульовий рівень – проводимо моделювання на натурі, моделі не створюємо.

2 рівень абстракції – масштабний рівень – створюємо схему модель, але в масштабі.

3 рівень абстракції – аналогова модель – створюємо модель і процеси, не схожі на об’єкт, але аналогічні. Наприклад, рух води замінюємо рухом електричного струму.

4 рівень абстракції – математична модель - найвищий рівень абстракції.

Якісна – якісний результат(більше, менше, гірше, краще).

Кількісна – результат в цифрах.

15/05/00