Уур амьсгалын өөрчлөлт далайн түвшин нэмэгдэж, шуурга улам эрчимжиж байгаатай холбогдуулан дэлхийн эрэг орчмын газрууд урьд өмнө байгаагүй элэгдлийн эрсдэлтэй тулгарч байна. Гэсэн хэдий ч эргийн шугамын өөрчлөлтийг, ялангуяа урт хугацааны чиг хандлагыг үнэн зөв урьдчилан таамаглах нь хэцүү байдаг. Саяхан ShoreShop2.0 олон улсын хамтын ажиллагааны судалгаагаар 34 эргийн шугамын урьдчилсан таамаглалын загварын гүйцэтгэлийг сохор туршилтаар үнэлж, эргийн шугамын загварчлалын өнөөгийн түвшинг илчилсэн.

Далайн эргийн шугам гэдэг нь газар нутаг далайтай нийлдэг динамик хил бөгөөд давалгаа, далайн түрлэг, шуурга, далайн түвшний өсөлтөөс болж байнга өөрчлөгдөж байдаг. Дэлхий даяарх элсэрхэг эргийн шугамын ойролцоогоор 24% нь жилд 0.5 метрээс дээш хурдтайгаар ухарч байгаа бөгөөд АНУ-ын булангийн эрэг зэрэг зарим газарт жилийн элэгдлийн хэмжээ 20 метрээс ч илүү байна.

Далайн эргийн өөрчлөлтийг урьдчилан таамаглах нь угаасаа хэцүү бөгөөд нарийн төвөгтэй бөгөөд долгионы энерги, тунадасны тээвэрлэлт, далайн түвшний өсөлт зэрэг олон хүчин зүйлийн харилцан үйлчлэлийг харгалзан үзэхийг шаарддаг. Урт хугацааны туршид үнэн зөв таамаглах нь бүр ч хэцүү байдаг.

Орчин үеийн эргийн шугамын урьдчилсан таамаглалын загваруудыг гурван ангилалд хувааж болно: нэг нь шингэний механик болон тунадасны тээвэрлэлтийн тэгшитгэл дээр суурилсан Delft3D болон MIKE21 зэрэг физик симуляцид суурилдаг; нэг нь физик зарчмуудыг CoSMoS-COAST болон LX-Shore зэрэг өгөгдөлд суурилсан аргуудтай хослуулсан эрлийз загвар; нөгөө нь LSTM сүлжээ болон Трансформаторын архитектур зэрэг статистик эсвэл машин сургалтын техникт бүрэн тулгуурладаг өгөгдөлд суурилсан загвар юм.

Загваруудын олон төрөл байгаа хэдий ч нэгдсэн үнэлгээний шалгуур дутмаг байгаа нь гүйцэтгэлийн харьцуулалтыг хэцүү болгосон. Аль загвар нь хамгийн зөв таамаглалыг санал болгодог вэ? ShoreShop2.0 сохор тестийн тэмцээн нь салбар дундын харьцуулалт хийх төгс боломжийг олгодог.

ShoreShop2.0 олон улсын сохор туршилтын тэмцээн нь шинжлэх ухааны хамтын ажиллагааны маш нарийн хэлбэр юм. Оролцогч багуудад зөвхөн туршилтын талбайн талаар мэдээлэл өгдөг бөгөөд энэ нь булан эсвэл далайн эргийн код нэр юм. Өмнөх мэдлэг нь загварын тохируулгад нөлөөлөхөөс урьдчилан сэргийлэхийн тулд байршил, бодит нэр зэрэг гол мэдээллийг нуудаг. Цаашилбал, өгөгдлийг хэсэгчлэн нууцалж, 2019-2023 (богино хугацааны) болон 1951-1998 (дунд хугацааны)-ын өгөгдлийг санаатайгаар нуудаг. Дараа нь загварууд нь богино болон дунд хугацааны эргийн өөрчлөлтийг урьдчилан таамаглаж, эцсийн дүндээ нууц мэдээллийг ашиглан тэдгээрийн нарийвчлалыг баталгаажуулдаг. Энэхүү загвар нь огт тодорхойгүй нөхцөлд эргийн загваруудыг салбар дундын харьцуулах боломжийг олгодог.

15 орны гучин дөрвөн судалгааны баг загвар ирүүлсэн бөгөөд үүнд өгөгдөлд суурилсан 12 загвар, 22 эрлийз загвар багтсан. Эдгээр багууд АНУ, Австрали, Япон, Франц болон бусад орны байгууллагуудаас ирсэн. Гэсэн хэдий ч ирүүлсэн загваруудад GENESIS болон физикт суурилсан Delft3D, MIKE21 зэрэг арилжааны загварууд дутагдаж байв.

Харьцуулалтаар богино хугацааны, таван жилийн урьдчилсан мэдээний хамгийн өндөр үзүүлэлттэй загварууд нь CoSMoS-COAST-CONV_SV (эрлийз загвар), GAT-LSTM_YM (өгөгдөлд суурилсан загвар) болон iTransformer-KC (өгөгдөлд суурилсан загвар) болохыг тогтоожээ. Эдгээр загварууд нь ойролцоогоор 10 метрийн дундаж квадрат алдааг гаргасан бөгөөд энэ нь хиймэл дагуулын алсын зайн тандан судлалын эргийн шугамын өгөгдөл дэх 8.9 метрийн төрөлхийн алдаатай харьцуулж болно. Энэ нь зарим эргийн хувьд загваруудын урьдчилан таамаглах чадвар ажиглалтын технологийн хязгаарт ойртож байгааг харуулж байна. Мэдээжийн хэрэг, бусад загварууд эргийн шугамын өөрчлөлтийг илүү сайн тусгаж чадсан.

Гайхалтай нь эрлийз загвар нь өгөгдөлд суурилсан загвартай харьцуулахуйц үр дүнтэй байсан. CoSMoS-COAST-CONV_SV (эрлийз загвар) нь физик процессууд болон ороомгийн үйлдлүүдийг хослуулсан бол GAT-LSTM_YM (өгөгдөлд суурилсан загвар) нь орон зайн хамаарлыг авахын тулд графын анхаарлын сүлжээг ашигладаг. Хоёр загвар хоёулаа сайн гүйцэтгэлтэй байсан.

Дунд хугацааны урьдчилсан мэдээний хувьд LX-Shore цуврал (эрлийз загварууд) нь хэмжсэн өгөгдөлтэй хамгийн ойрын урьдчилсан мэдээг өгдөг. Эргийн дагуух болон хажуугийн тунадасны тээвэрлэлтийн процессыг хослуулснаар эдгээр загварууд нь хэмжсэн өгөгдөлтэй хэт хүчтэй шуурганы үйл явдлуудад хамгийн тогтвортой хариу үйлдлийг харуулахын зэрэгцээ урт хугацааны тогтвортой байдлыг хадгалдаг. Эдгээр загваруудын урьдчилсан мэдээгээр ганц хүчтэй шуурга нь эргийн шугамыг 15-20 метр хүртэл түр зуурын ухралт үүсгэж, бүрэн сэргээлт нь хоёроос гурван жил хүртэл үргэлжилж болзошгүйг харуулж байна. CoSMoS-COAST цуврал нь маш сайн тогтвортой байдлыг хангадаг бол бусад загварууд нь урт хугацааны шилжилт хөдөлгөөн болон хэт хариу үйлдэлд өртөж болзошгүй юм.

Загварын үр дүнгүүд үүнийг харуулж байнаөгөгдлийн чанарзагварын гүйцэтгэлд гол хязгаарлах хүчин зүйл болдог. Хиймэл дагуулын алсын зайн тандан судлалын өгөгдөл өргөн хүрээг хамардаг боловч түүний түр зуурын нягтрал нь бага, ихэвчлэн долоо хоног бүр эсвэл сар бүр байдаг тул шуурганы дараах хурдан сэргэлтийг бүртгэхэд хэцүү болгодог. Цаашилбал, агшин зуурын усны ирмэг нь долгион болон далайн түрлэгт өртөж, загварын таамаглалд нөлөөлж болох түр зуурын алдаануудад хүргэдэг.

Судалгаагаар бат бөх хоёр хэмжээст шүүлтүүрийн техник ашиглах зэрэг орон зайн-цаг хугацааны өгөгдлийг тэгшлэх нь загварын гүйцэтгэлийг мэдэгдэхүйц сайжруулж чадна гэдгийг тогтоожээ. Хожим нь сохор бус туршилтын загварууд нь өгөгдлийг урьдчилан боловсруулалтыг оновчтой болгосноор дундаж алдааг 15%-иар бууруулсан.

Бат бөх 2 хэмжээст тэгшитгэл нь эргийн шугамын хиймэл дагуулын өгөгдөл дэх шуугианыг боловсруулахад тусгайлан зориулагдсан дэвшилтэт дохио боловсруулах арга юм. Үндсэндээ энэ нь жигнэсэн хамгийн бага квадрат дээр суурилсан давталтын шүүлтүүрийн алгоритм бөгөөд хиймэл дагуулын зураг дахь түр зуурын долгионы шуугиан зэрэг гадны хүчин зүйлүүдэд маш тэсвэртэй байдаг.

Загварын таамаглалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг өөр нэг хүчин зүйл бол эргийн ойролцоох долгионы өгөгдлийн нарийвчлал юм. Одоогийн байдлаар долгионы өгөгдөл нь дэлхийн долгионы дахин шинжилгээний өгөгдлийг эргийн ойролцоох хөрвүүлэх алдаа, хугарлын бүсээс илүү 10 метрийн изобатад долгионы параметрүүдийг гаргаж авснаас үүдэлтэй алдаа, өдөр тутмын дундаж долгионы нөхцөл байдлыг ашиглан хэт туйлширсан үйл явдлын нөлөөллийг дутуу үнэлэх зэрэг янз бүрийн алдаатай тулгарч байна. Эдгээр алдаанууд бүгд загварын таамаглалд нөлөөлж болно.

Урт хугацааны таамаглалын хувьд ихэнх загварууд далайн түвшний өсөлтийн нөлөөллийг тооцоолохдоо сонгодог Брауны хуулийг ашигладаг. Гэсэн хэдий ч энэ хууль нь хязгааргүй, тэнцвэртэй тунадасны хангамжийг авч үздэг бөгөөд далайн эргийн тунадасны тээвэрлэлт эсвэл далайн эргийн тэжээл зэрэг хүний ​​үйл ажиллагааны нөлөөллийг үл тоомсорлодог. Энэ нь загварын мэдэгдэхүйц гажуудалд хүргэж болзошгүй юм.

Тэнцвэрийн профайлын онол дээр үндэслэн Брауны хууль нь далайн түвшний өсөлт болон эргийн шугамын ухралтын хооронд шугаман хамаарлыг өгдөг. Энэхүү онол нь эргийн профайл нь тэнцвэрийн хэлбэрийг хадгалдаг гэж үздэг. Далайн түвшин нэмэгдэхийн хэрээр байрлах орон зай нэмэгдэж байгаа нь энэхүү тэнцвэрийн профайлыг далайн шинэ түвшинтэй харьцуулахад хэлбэрээ хадгалахын тулд хуурай газар руу шилжихэд хүргэдэг. Үүний үр дүнд, онол нь эргийн профайл нь хуурай газар руу шилжих үед дээд эргийн давхарга элэгдэж, элэгдсэн материал нь далайн эрэг дээр хуримтлагдаж, эргийн ойролцоох далайн ёроол дээшлэх бөгөөд ингэснээр усны гүн тогтмол хэвээр байна гэж үздэг. Брауны хууль нь эргийн налуугаас хамааран эргийн ухралт нь далайн түвшний өсөлтөөс 10-50 дахин их байж болно гэж таамаглаж байна.

Энэхүү судалгаа нь тодорхой хэрэгцээнд үндэслэн тохиромжтой хэрэгслийг сонгох үндэс суурийг тавьж өгдөг. Цаашилбал, өгөгдлийг урьдчилан боловсруулах нь маш чухал; өгөгдлийг зохих ёсоор боловсруулах нь заримдаа загвараас илүү их нөлөө үзүүлдэг. ShoreShop 2.0-оор олж авсан туршлага дээрээ үндэслэн хиймэл дагуулын болон долгионы өгөгдлийг сайжруулж, таамаглалын нарийвчлалыг нэмэгдүүлэх боломжтой. Цаашилбал, урт хугацааны урьдчилсан мэдээнд хиймэл дагуулын хяналтгүй нөлөө нь таамаглалын үр дүнд мэдэгдэхүйц нөлөөлж болзошгүй юм. Цаашилбал, GENESIS, Delft3D, MIKE21 зэрэг арилжааны загваруудын оролцоо дутмаг байгаа нь чухал асуудал юм.

​Цэнхэр хилийн харуулууд: Франкстарын далай тэнгис, уур амьсгалаа хамгаалах 11 жилийн эрхэм зорилго​

Франкстар нь арван гаруй жилийн турш далайн болон гидрологийн хосгүй өгөгдлийг хүргэхийн тулд хамгийн сүүлийн үеийн технологи, шинжлэх ухааны нарийн нямбай байдлыг ашиглан далайн байгаль орчныг хамгаалах чиглэлээр тэргүүлэгч байр суурийг эзэлж байна. Бидний эрхэм зорилго бол зүгээр л мэдээлэл цуглуулахаас давж гардаг - бид дэлхий даяарх байгууллагууд, их дээд сургуулиуд болон засгийн газруудад дэлхийн өнцөг булан бүрээс мэдээлэлтэй шийдвэр гаргах боломжийг олгож, тогтвортой ирээдүйн архитекторууд юм.