Другая группа моделей основывается на такой системе физических предпосылок, при которой количество «настроечных» коэффициентов сокращается до нуля (т. е. преследуется цель создания моделей без надстройки). Вначале (где-то около 1976 г.) это стремление привело к жестким органичениям в применимости моделей, однако, по мере того как новые исследования проясняют действие физических механизмов в водоемах, эти ограничения постоянно сокращаются. Модели такого типа имеют более широкое применение, но имитационные расчеты для одного конкретного района могут не отражать существование локальных аномалий в значениях ведущих переменных (если отсутствуют данные тщательного мониторинга озер в соседнем районе).[ ...]
Чрезвычайно важно осознание потребителем ограничений, присущих ‘используемой им модели. Однако, к сожалению, этот аспект редко разъясняется в описаниях моделей (но см. [492]). Некоторые модели, в значительной мере эмпирические, могут основываться на коротких рядах данных наблюдений или же на рядах, составленных по измерениям, во время которых значения интересующего параметра менялись в узких пределах. Модели могут быть построены и по рядам, составленным по измерениям, произведенным на одном и том же типе озер или в одной и той же климатической зоне. Например, «фосфорная» модель Кирчнера и Диллона [288] (см. п. 6.3) построена с использованием данных по 14 озерам, однако все эти озера находятся в границах одного и того же района (Кэнейдиен Шилд). Многие лимнологические модели созданы на основе данных наблюдений, относящихся к температурным условиям умеренных северных широт, и (или) опыта авторов. Это отмечается Фоксом и др. [171] в обзоре по лимнологическим моделям, подготовленном ими в целях обоснования разработанной собственной модели для условий северных озер т. е. озер, по определению авторов, расположенных выше 40° с. ш. и обычно постоянно покрытых льдом — см. также п. 1.3.[ ...]
Для большинства проблем, связанных с качеством воды, основная координата — вертикальная. К примеру, горизонтальная диффузия происходит так быстро, что горизонтальные градиенты оказываются сглаженными в течение очень короткого временного интервала (менее одних суток). По вертикали же изменчивость имеет годовой ход. Таким образом, в имитационных расчетах на периоды в несколько лет (обычно осуществляемых с временным разрешением одни сутки) все горизонтальные вариации могут быть благополучно проигнорированы. Анализ, выполненный Фордом и Торнтоном [168], указывает все же на то, что в одномерной экологической модели при описании физических и биохимических процессов временная и пространственная шкалы должны быть взаимно согласованными. Эти авторы предложили критерий, пользуясь которым можно достичь такого согласования. К этому следует добавить, что, как и в случае с другими типами моделей, встречаются ситуации, когда одномерные модели неприемлемы, например для больших озер с сильно изрезанным донным профилем (таких, как оз. Эри, 42° с. ш., 81° з. д.). По этой причине Лэм и др. [306] используют три одномерные модели: по одной для каждой из котловин, вместе образующих чашу озера.[ ...]
С этих позиций некоторые модельные расчеты, опубликованные в печати, следовало бы отнести к сомнительным, поскольку либо такого рода критерии в них не удовлетворялись, либо модели не прогонялись достаточно долго, чтобы достичь вычислительной устойчивости. Дело в том, что простыми средствами было показано, что любая модель, инициализированная квазислучайным образом, требует определенного времени для выхода на стационарный режим. И избежать этот начальный период стабилизации счета можно лишь в случае, когда исходные условия заданы с безукоризненной достоверностью и адекватной точностью. Для большинства термических моделей, описанных в книге, время выхода на стационарный режим составляет примерно 6—18 имитационных месяцев. Результаты же для первого (и часто единственного) имитационного года должны, таким образом, рассматриваться с осторожностью.[ ...]
В книге при описании моделей схемы вычислений не приводятся. Счет для большинства моделей (в независимости от их мерности) осуществлялся с использованием конечно-разностных схем. Применялась и методика конечных элементов, особенно для имитационных расчетов двухмерных потоков. Лэм [304], сравнивая эти два методических подхода, приходит к заключению, что при решении одномерных задач предпочтительнее метод конечных элементов, однако оба они дают результаты, погрешность которых ниже «шума» тестовых данных.[ ...]
Вернуться к оглавлению