Bài giảng mô hình hóa môi trường - ( Bùi Đức Long ) chương 2

Chia sẻ: Norther Light | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:40

Thêm vào BST

Báo xấu

187
lượt xem 62
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các yếu tố bên ngoài có ảnh hưởng đến các biến trạng thái (ví dụ như mưa, nắng, gió, nhiệt độ, áp suất,...) Các biến trạng thái: các dạng vật chất ứng với các điều kiện nhất định của các đối tượng sinh thái § Các phương trình toán học

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng mô hình hóa môi trường - ( Bùi Đức Long ) chương 2

Xác định bài toán Các phần tử của mô hình hoá § Các yếu tố bên ngoài có ảnh hưởng đến các biến trạng thái (ví dụ như mưa, nắng, gió, nhiệt độ, áp suất,...) § Các biến trạng thái: các dạng vật chất ứng với các điều kiện nhất định của các đối tượng sinh thái § Các phương trình toán học § Các hằng số Ngoài ra cần xác định § Không gian § Thời gian § Các hệ con Trạng thái mà khi thời gian thay đổi, nó vẫn giữ nguyên được gọi là trạng thái bền vững (Steady state) 41
Mô hình „tốt“ •Có tập hợp dữ liệu cho Dựa trên tri thức về các biến trạng chương trình chạy thái và các quá trình cơ bản •Có tập dữ liệu để hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình Mô hình “tốt“ 42
Mô hình „chưa tốt“ Kiến thức nghèo nàn Mô hình không thể mô phỏng nhiều chi tiết Tính không xác định cao 43
Mô hình „tốt“ Kiến thức sâu Mô hình càng chi tiết Tính không xác định thấp 44
Bước kiểm tra (verification) § Mô hình có ổn định trong một thời gian dài hay không ? § Mô hình có hoạt động như mong đợi hay không ? 45
Phân loại mô hình Loại mô hình Đặc điểm Mô hình nghiên cứu (Research models) Được sử dụng như công cụ nghiên cứu Mô hình quản lý (Management models) Được sử dụng như công cụ quản lý Mô hình tiền định (Deterministic Giá trị dự đoán được tính toán chính xác models) Mô hình dự đoán (Stochastic models) Giá trị dự đoán phụ thuộc vào phân bố xác suất Mô hình hộp (Compartment models) Các biến xác định hệ thống được lượng hóa bằng Mô hình ma trận các phương trình vi phân phụ thuộc thời gian Sử dụng ma trận trong các công thức toán 46
Mô hình quản lý môi trường có một số đặc điểm riêng § Bài toán quản lý có thể được phát biểu như sau: nếu một số biến ngoại sinh (hay hàm điều khiển) thay đổi thì điều này sẽ gây ảnh hưởng thế nào tới hệ sinh thái. § Mô hình môi trường được sử dụng để trả lời cho câu hỏi này, nói cách khác mô hình môi trường được dùng để dự báo. 47
Mô hình quản lý và mô hình kiểm soát § Khi chúng ta chọn các phương án tính toán khác nhau, có nghĩa là chúng ta hình thành các kịch bản (cho mô hình chạy). Trong số các kịch bản này ta chọn kịch bản phù hợp với chính sách phát triển kinh tế - xã hội nhất. Khi đó mô hình được sử dụng như một mô hình quản lý. § Chúng ta biến mô hình này thành mô hình kiểm soát khi chúng ta muốn đạt được mức độ nồng độ cho phép ở một ngưỡng xác định nào đó. 48
Mong muốn và hiện thực Xu hướng: các mô hình rất phức tạp. Công nghệ máy tính: dễ dàng cộng thêm các biến và các phương trình. Nhưng rất khó lấy được các dữ liệu cần thiết để kiểm tra và hiệu chỉnh mô hình. Càng nhiều tham số càng gây nhiều điều không xác định. 49
Mô hình cơ sở (Zeigler, 1976) Chứa đầu vào – đầu ra đầy đủ Mô tả tất cả các quá trình Đòi hỏi một số lượng lớn chương trình tính toán Không có “Mô hình cơ sở“ cho tất cả các hệ sinh thái 50
Mô hình là công cụ có lợi trong nghiên cứu môi trường Nghiên cứu các hệ phức tạp: Nhiều thông tin có thể được ghi nhận › Thông tin có thể được hiển thị, ví dụ bằng đồ thị › Khám phá các tính chất của hệ: Các thông tin ghi có thể được phân tích › Việc phân tích thông tin có thể khám phá ra tính chất không thể phát › hiện khi khảo sát Phát hiện những thiết xót trong tri thức và đưa ra các ưu tiên trong › nghiên cứu : Mô hình có thể tối ưu các phép đo ngoài hiện trường › Quá trình lặp, mô hình và phép đo bổ sung cho nhau › Kiểm tra các giả thiết khoa học › 51
Giới hạn của mô hình § Mô hình không khi nào chứa tất cả các đặc điểm của hệ thực. Đây vẫn chỉ là mô hình ! § Mô hình có thể có sai sót từ việc đơn giản hóa, sự cắt đi nhiều thành phần của mô hình. 52
PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC MÔ HÌNH TOÁN SINH THÁI Bùi Tá Long, Viện Môi trường và Tài nguyên 53
Tổng quan về bài giảng 1. Mục tiêu 1. Mục tiêu •Các nguyên lý, các bước xây dựng mô hình toán trong nghiên cứu môi trường sinh thái 2. Nộiidung 2. Nộ dung •Mô hình lý luận (conceptual model) •Xây dựng mô hình toán sinh thái cụ thể •Bài tập ứng dụng 54
q Độ lớn của hệ: chiều dài, độ cao, hình thể; q Thời gian tồn tại (tuổi thọ); q Khả năng phát triển (sinh sản, chết chóc); q Sự tổn thất đối với hệ (như bệnh tật, thiên tại …) q Tính năng động của hệ: dáng điệu, tiệm cận. Công việc thiết lập các mối quan hệ đó gọi là mô hình hóa 55
§ Tìm ra phương pháp giải thích sự biến đổi trạng thái của hệ và sự dẫn tới các trạng thái bền vững. 56
q Nghiên cứu sự thay đổi của hệ khi tốc độ tăng trưởng của quần thể thay đổi; q Dự báo các quá trình biến đổi, khi các điều kiện thành phần thay đổi; q Nghiên cứu điều kiện ổn định của hệ. 57
Mô hình lý luận (Conceptual Model) § A và B là hai biến trạng thái, trong thực tế là nồng độ (mg/l) (trong mô hình dân số A, B có thể có thứ nguyên là số đơn vị trên một đơn vị diện tích). § Các mũi tên (1) – (6) chỉ các quá trình. 58
Nguyên lý bảo toàn khối lượng 59
Mô hình lý luận (Conceptual Model) (1) dA = (3) (2) A dt (4) dB = (6) B dt (5) 60