цедура статистическая, требующая, чтобы количество наблюдений было существенно больше, чем число оцениваемых параметров.
Изменение этого соотношения, например, из-за увеличения количества оцениваемых параметров влечет различные сложности. К ним могут быть отнесены ухудшение точности, потеря сходимости итерационных процессов и несостоятельные решения. Уравнения геофизической гидродинамики в такой системе рассуждений описывают детерминированную составляющую, а разница между наблюдаемыми данными и соответствующими им значениями модели, является невязкой или ошибкой. Точного равенства между наблюдаемыми и соответствующими им модельными значениями обычно не бывает. Природа невязки заключается в ошибках двух видов: ошибках измерений наблюдаемых данных и ошибках модели. Последние, в частности, вызваны отсутствием учета влияния физических эффектов малых масштабов. Ошибка обычно описывается статистическими показателями. В работах по текущему оцениванию и предсказанию океана эти показатели названы неопределенностью, [ 7, 8 ]. Неопределенности зависят от пространственных и временной переменных и представляются в виде полей [ 9 ].
Анализ полей и динамики неопределенностей стал важной частью создания моделей и систем. Выше говорилось о том, что одной из причин ошибок является отсутствие учета эффектов малых масштабов. Для многих работ по оперативной океанографии характерно введение понятия « окна масштабов », под которым имеются в виду спектры учитываемых моделью океанических процессов. К процессам других масштабов модель не чувствительна и их не разрешает. Не разрешаемые моделью процессы полностью влияют на неопределенности, и это обстоятельство должно учитываться при создании и применении моделей и систем в конкретных приложениях.
Итак, детерминированные составляющие моделей имеют параметры. К ним, в частности, могут быть отнесены граничные и начальные параметры( условия). Здесь возникает вопрос о получении состоятельных, несмещенных и эффективных оценок. Чем больше параметров, тем сложнее модель и тем выше риск неполучения таких оценок. Теоретически при достаточно большом числе наблюдений и адекватности модели задача оценки параметров имеет решение. Это подразумевает, что нахождение начальных и граничных условий принципиально может осуществляться в процессе решения обратной задачи по достаточно большому числу наблюдений. Однако если существует возможность извне получить указанные оценки, задача упрощается, и решение приобретает устойчивость. Процедура получения оценок части параметров извне названа вложениями. Под вложением понимается использование результатов работы крупномасштабных моделей в моделях, рассчитанных на описание более локальных акваторий, но с большей подробностью. Существуют различные цепочки вложений. Их примеры: от глобального уровня в литоральный, от глобального уровня в региональный, далее прибрежный и локальный.
Рис. 1. Вложение моделей и систем – путь повышения устойчивости решений и ориентированной на прикладные задачи разрешающей способности
На рисунке 1 идеология вложений охарактеризована как стратегия, связывающая глобальный и прибрежный уровни и приводящая к повышению устойчивости решений и разрешающей способности. Подобно моделям, системы также разделены на глобальные, региональные и локальные. Указанные системы и модели различаются по масштабам пространственно-временной изменчивости свойств океанической среды, которую они учитывают, и, соответственно, по разрешению и организации наблюдательной сети.
В настоящее время разработан ряд систем каждого класса. Пространственное разрешение этих систем варьируется в пределах от десятков километров( для глобальных систем) до сотен метров( для локальных систем). Сопряжение систем и моделей разных классов при реализации принципа вложенности осуществляется тем, что начальные и граничные условия для работы региональных моделей получаются из относительно более крупномасштабных, а для работы локальных – из региональных.
Среди факторов, определяющих свойства моделей и систем, отметим атмосферный форсинг. Описание взаимодействия океана и атмосферы включает в отношении атмосферы рассуждения, которые похожи на приведенные при описании океана. В результате общее представление об оценке и предсказании океана, включающее взаимодействие океана и атмосферы, выражается в виде, показанном на рисунке 2.
Сказанное выше в отношении объема, разнообразия и нацеленности моделей и систем свидетельствует о том, что работам в этом направлении уделяется большое внимание. Полезно знать общую картину взаимосвязей
70 Морские информационно-управляющие системы, 2016 / No. 2( 10)