640 likes | 750 Vues
KÖRNYEZETI RENDSZEREK MODELLEZÉSE. Dr. Koncsos László egy. docens. Bizonytalanságok. Módszertan: dekompozíció és aggregáció. 2000. 1980. PROBLÉMA & RENDSZER. MEGOLDÁS. MEGOLDÁS. ?. MEGOLDÁS. AGGREGÁCIÓ. DEKOMPOZÍCIÓ. DEKOMPOZÍCIÓ. AGGREG ÁLT MODELL. DEKOMPON ÁLT RENDSZER. PAKS.
E N D
KÖRNYEZETI RENDSZEREK MODELLEZÉSE Dr. Koncsos László egy. docens Bizonytalanságok
Módszertan: dekompozíció és aggregáció 2000 1980 PROBLÉMA & RENDSZER MEGOLDÁS MEGOLDÁS ? MEGOLDÁS AGGREGÁCIÓ DEKOMPOZÍCIÓ DEKOMPOZÍCIÓ AGGREGÁLT MODELL DEKOMPONÁLT RENDSZER
PAKS Morfológiai modell z(x,y) 2D Hidrodinamikai modell kst v(x,y) 2D Transzport modell Dy T(x,y)
Modell-alkotás "történelme"
Determinisztikus predikciós módszer Két extrém megközelítés Próba szerencse módszere alias: Empírikus iterációs módszer Tervezési módszer
Próba szerencse módszere Anélkül, hogy tudnánk “miért”, lassan megtanuljuk “hogyan“… Példa: Római építmények
Próba szerencse módszere Anélkül, hogy tudnánk “miért”, lassan megtanuljuk “hogyan“… Meglepő hatékonyság • DE: • hosszú idő • kockázatos Példa: Gótikus építmények
Próba szerencse módszere Technológiai fejlődések (Kína) • Példák: • Porcelán • Függő hidak • Szivattyúk …, az európai tudomány megjelenése előtt
A fizika fejlődése • görögök (Szokratesz, Platon, Arisztotelesz, Archimedes) • Arab tudósok - Matematika • Kopernikusz (1475-1543) - bolygómozgás • Galilei (1564-1642) • Newton (1642-1727) • Einstein (1879-1955)
Determinizmus e = f(i1,i2,…in; p1, p2,….pn) • e hatás • f okozati összefüggés • i input változók • p paraméterek
Bizonytalanság Típusai • inputok hibái • kezdeti, peremi feltételek • paraméterek • modell-bizonytalanság
Bizonytalanság e = f(i1,i2,…im; p1, p2,….pn) + • e hatás • f okozati összefüggés • i input változó • p paraméterek • bizonytalanság
A “nem” tudás kategóriái • Determinizmus • Statisztikai bizonytalanság • Scenario bizonytalanság • Tudás hiánya
Determinisztikus bizonytalanság e = f(i1,i2,…im; p1, p2,….pn) ∙ ∙fu(iu,1,... Iu,k, pu,1,…pu,l)+ • e hatás • f okozati összefüggés • i input • p parametérek • fuismeretlen okozati összefüggés • egyéb bizonytalanság
Determinisztikus bizonytalanságok e = f(i1,i2,…im; p1, p2,….pn,) ∙…
Tacoma híd 1940 …∙ fu(iu,1,... Iu,k, pu,1,…pu,l) +
Egy másik példa A Balaton fitoplankton-dinamikájának előrejelzése • az időjárási tényezők és • a tápanyagterhelés figyelembe vételével.
Algafajok biomasszájának relatív megoszlása a hőmérséklet függvényében
Ap(3) Ap(1) Ap(2) AP(n) DP alga pusztulás alga P felvétel ülepedés mineralizáció PIP DRP szorpció/ deszorpció VIZ diffúzió ülepedés felkeveredés ÜLEDÉK DP PIP DRP szorpció/ deszorpció mineralizáció Tavi foszfor-körforgalmi modell
A “nem” tudás kategóriái • Determinizmus • Statisztikai bizonytalanság • Scenario bizonytalanság • Tudás hiánya
Statisztikai bizonytalanságok … … és az előrejelzés problémájának kapcsolata
Példa a statisztikai bizonytalanságra Árvízi előrejelzés a Felső-Tiszán Tiszabecs (felvízi perem) Záhony Tokaj Vásárosnamény
1 napos árvízi előrejelzés 6 napos árvízi előrejelzés
Hibaidősor autokorreláció struktúrája e = f(i1,i2,…im; p1, p2,….pn) +
A “nem” tudás kategóriái • Determinizmus • Statisztikai bizonytalanság • Scenario bizonytalanság • Tudás hiánya
Scenario bizonytalanság Élettartam 1oo év …?? …És ez idő alatt mi változik?
Scenario bizonytalanság A Tisza szabályozása
A Tisza szabályozása Scenario bizonytalanság forrásai • Feliszapolódás • Hullámtér állapotának változása • A területhasználat változása a vízgyűjtőn • Klímaváltozás
A “nem” tudás kategóriái • Determinizmus • Statisztikai bizonytalanság • Scenario bizonytalanság • Tudás hiánya Második példa
Scenario bizonytalanság Kis-Balaton Foszfor-eltávolítás leírása
Balaton - 596 km2 3 4 1 2 Vízgyűjtő - 5776 km2
Alsó Tározó A 50 km2 Felső Tározó A = 18 km2
A Felső Tározó P-visszatartása DPTervezett = f (Pbe, Qbe, vs) (Vollenweider) ?
A befolyó és kifolyó összes P terhelés kapcsolata ~30 t/év 87 95 88 96 86 94 92 91 89 93 90
Szabályozás, előrejelzés és változó célok: Kis-Balaton I. és II. Scenario bizonytalanság Második példa folytatása
VÖRS INGÓI BEREK SÁVOLY
KRITÉRIUMOK: • VÍZMINŐSÉGVÉDELEM • TERMÉSZETVÉDELEM • KÖLTSÉGEK
VÁLTOZATOK • INGÓI-BEREK, SÁVOLY ÉS VÖRS FUNKCIÓITÓL, • VÍZSZINTTŐL, • FELTÖLTÉS ÜTEMEZÉSÉTŐL, • SZEZONÁLIS ÜZEMELTETÉSTŐL • ÉS SZÁMOS EGYÉB TÉNYEZŐTŐL FÜGGŐEN ÖSZESEN 21 ALTERNATÍVA
Szaporodás Külső terhelés Adsz/deszorp. ORP PP AP Mineralizáció Pusztulás Ülepedés DP Ülep. Ülepedés Ülep. PP ORP Adsz/deszorp. Foszforforgalmi modell VÍZ H ÜLEDÉK (aktív réteg) h