Supercomputer simulation of oil spills in the Azov Sea

Supercomputer simulation of oil spills in the Azov Sea

Автор: Sukhinov A.I., Chistyakov A.E., Filina A.A., Nikitina A.V., Litvinov V.N.

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование @vestnik-susu-mmp

Рубрика: Программирование

Статья в выпуске: 3 т.12, 2019 года.

Бесплатный доступ

We present the research on microbiological destruction of oil pollution in shallow water. In order to conduct the research, we use a multiprocessor computer system with distributed memory. The research takes into account the oil fractional composition as well as hydrodynamic and chemical-biological features of water. In order to simulate the dynamics of hydrocarbon microbiological degradation in the Azov Sea, we propose the complex of interrelated precision models. For model discretization, we use the space splitting schemes taking into account the partial filling cells of computational domain. Therefore, the computational accuracy significantly increases, while the computational time decreases. On supercomputer, we implement an experimental software for predictive modelling the ecological situation under oil and other pollution conditioned by natural and industrial challenges in shallow water.

Еще

Oil pollution, biodegradation of petroleum hydrocarbons, shallow water, mathematical model, algorithm, supercomputer

Короткий адрес: https://sciup.org/147232951

IDR: 147232951   |   DOI: 10.14529/mmp190310

Список литературы Supercomputer simulation of oil spills in the Azov Sea

  • Дембицкий, С.И. Математическое моделирование и анализ биологической деструкции нефти при разных способах внесения биопрепаратов / С.И. Дембицкий, М.Х. Уртенов, М.В. Шарпан // Экологические системы и приборы. - 2007. - № 11. - С. 48-51.
  • Perevaryukha, A.Yu. Uncertainty of Asymptotic Dynamics in Bioresource Management Simulation / A.Yu. Perevaryukha // Journal of Computer and Systems Sciences International. - 2011. - V. 50, № 3. - P. 491-498.
  • Chetverushkin, B.N. Resolution Limits of Continuous Media Models and Their Mathematical Formulations / B.N. Chetverushkin // Mathematical Models and Computer Simulations. - 2013. - V. 5, № 3. - P. 266-279.
  • Shiahn-wern Shyue. Oil Spill Modeling Using 3D Cellular Automata for Coastal Waters / Shiahn-wern Shyue, Hung-chun Sung, Yung-fang Chiu // Procceding of 17th International Offshore and Polar Engineering Conference. - 2007. - P. 546-553.
  • Yihdego, Y. Hydrocarbon Assessment and Prediction Due to the Gulf War Oil Disaster, North Kuwait / Y. Yihdego, R.A. Al-Weshah // Water Environment Research. - 2017. - V. 89, № 6. - P. 484-499.
  • Чистяков, А.Е. Дифференциально-игровая модель предотвращения заморов в мелководных водоемах / А.Е. Чистяков, А.В. Никитина, Г.А. Угольницкий и др. // Управление большими системами. - 2015. - № 55. - С. 343-361.
  • Johansen, O. Dispersion of Oil from Drifting Slicks / O. Johansen // Spill Technology Newsletter. - 1982. - P. 134-149.
  • Mackay, D. Oil Spill Processes and Models / D. Mackay, I. Buist, R. Mascarenhas, S. Paterson. - Ottawa, 1980.
  • Чистяков, А.Е. Применение методов интерполяции для восстановления донной поверхности / А.Е. Чистяков, А.А. Семенякина // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2013. - № 4 (141). - С. 21-28.
  • Nikitina, A.V. Optimal Control of Sustainable Development in the Biological Rehabilitation of the Azov Sea / A.V. Nikitina, A.I. Sukhinov, G.A. Ugolnitsky et al. // Mathematical Models and Computer Simulations. - 2017. - V. 9, № 1. - P. 101-107.
  • Белоцерковский, О.М. Турбулентность: новые подходы / О.М. Белоцерковский. - М.: Наука, 2003.
  • Самарский, А.А. Теория разностных схем / А.А. Самарский. - М.: Наука, 1977.
  • Белоцерковский, О.М. Метод расщепления в применении к решению задач динамики вязкой несжимаемой жидкости / О.М. Белоцерковский, В.А. Гущин, В.В. Щенников // Журнал вычислительной математики и математической физики. - 1975. - Т. 15, № 1. - С. 190-200.
  • Абдусамадов, А.С. Растворимость и деструкция нефти в морской воде / А.С. Абдусамадов, А.П. Панарин, А.К. Магомедов и др. // Юг России: экология, развитие. - 2012. - Т. 7, № 1. - С. 165-166.
  • Fay, J.A. Physical Processes in the Spread of Oil on a Water Surface / J.A. Fay // Proceeding of Joint Conference on Prevention and Control of Oil Spills. - 1971. - P. 463-467.
  • Akhmetov, I.V. Information-Analytical System of Chemical Technology Processes Modeling by the Use of Parallel Calculations / I.V. Akhmetov, I.M. Gubaydullin // CEUR Workshop Proceedings of the 4th International Conference on Information Technology and Nanotechnology. - 2018. - P. 139-145.
  • Copeland, G. Current Data Assimilation Modelling for Oil Spill Contingency Planning / G. Copeland, Wee Thiam-Yew // Environmental Modelling and Software. - 2006. - V. 21, № 2. - P. 142-155.
  • Tyutyunov, Yu.V. Prey-Taxis Destabilizes Homogeneous Stationary State in Spatial Gause-Kolmogorov-Type Model for Predator-Prey System / Yu.V. Tyutyunov, L.I. Titova, I.N. Senina // Ecological Complexity. - 2017. - V. 31. - P. 170-180.
  • Портал государственная система информации об обстановке в Мировом океане. - URL: esimo.ru/portal/auth/portal/arm-csmonitor/Settlement-Model+Complex (дата обращения: 17.08.2018).
  • National Oceanic and Atmospheric Administration. - URL: hobitus.com/noaa (дата обращения: 17.08.2018).
  • ГИС. - URL: geo.iitp.ru/index.php (дата обращения: 17.08.2018).
  • National Aeronautics and Space Administration (NASA). - URL: nasa.gov (дата обращения: 17.08.2018).
  • ФГБУ - исследовательский центр космической гидрометеорологии. - URL: planet.iitp.ru/index1.html (дата обращения: 17.08.2018).
  • Постановление Правительства РФ 240 от 15.03.2002 порядке организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации.
  • Никитина, А.В. Параллельная реализация модели динамики токсичной водоросли в Азовском море с применением многопоточности в операционной системе Windows / А.В. Никитина, И.С. Семенов // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2013. - № 1 (138). - С. 130-135.
  • Tkalich, P. Vertical Mixing of Oil Droplets by Breaking Waves / P. Tkalich, E.S. Chan // Marine Pollution Bulletin. - 2002. - V. 44, № 11. - P. 152-161.
  • Чистяков, А.Е. Программная реализация двумерной задачи движения воздушной среды / А.Е. Чистяков, Д.С. Хачунц // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2013. - № 4 (141). - С. 15-21.
  • Моделирование аварийных разливов нефти и нефтепродуктов для планирования действий в чрезвычайных ситуациях. - М.: ArcReview, DATA+, 2003.
  • Sukhinov, A.I. Adaptive Modified Alternating Triangular Iterative Method for Solving Grid Equations with a Non-Self-Adjoint Operator / A.I. Sukhinov, A.E. Chistyakov // Mathematical Models and Computer Simulations. - 2012. - V. 4, № 4. - P. 398-409.
  • Gushchin, V.A. A Model of Transport and Transformation of Biogenic Elements in the Coastal System and Its Numerical Implementation / V.A. Gushchin, A.I. Sukhinov, A.V. Nikitina et al. // Computational Mathematics and Mathematical Physics. - 2018. - V. 58, № 8. - P. 1316-1333.
  • Yakushev, E.V. Comprehensive Oceanological Studies of the Sea of Azov During Cruise 28 of R/V Akvanavt (July-August 2001) / E.V. Yakushev, A.I. Sukhinov, Yu.F. Lukashev et al. // Oceanology. - 2003. - V. 43, № 1. - P. 39-47.
  • Сухинов, А.И. Комплекс моделей, явных регуляризованных схем повышенного порядка точности и программ для предсказательного моделирования последствий аварийного разлива нефтепродуктов / А.И. Сухинов, А.В. Никитина, А.А. Семенякина, А.Е. Чистяков // Параллельные вычислительные технологии. - 2016. - T. 1576. - С. 308-319.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp