Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова
Географический Факультет
КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ ГЕОГРАФИИ И ЛАНДШАФТОВЕДЕНИЯ

Разделы


Студентам


kigtropin jintropin kigtropin jintropin hgh achat hygetropin hgh comprar hgh kopa jintropin kopa hygetropin comprar hgh jintropin precio hgh prezzo jintropin hygetropin
ПРОГРАММЫ УЧЕБНЫХ ДИСЦИПЛИН
ПРОГРАММА КУРСА
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЛАНДШАФТОВЕДЕНИЯ
5 курс, весенний семестр

Введение.

Цель лекционного курса: охарактеризовать физико-математической подход как методологическую основу ландшафтоведения. Предпосылки разработки физико-математической теории ландшафта. Общие принципы построения естественнонаучных теорий, соотношение модели и эксперимента при построении теории. Основные предпосылки развития эмпирической теории ландшафта в физико-математическую: объективность существования ландшафта как отображения пространственно-временного взаимодействия компонентов; классическая теория ландшафта и обобщения физической географии; доступность достаточного и необходимого математического аппарата для адекватного описания процессов и структуры ландшафтов; опыт физико-математического моделирования отдельных природных процессов и элементов структуры ландшафтов; развитие использования измерительных методов и ГИС-технологий в ландшафтных исследованиях; необходимость прогнозирования развития ПТК в прикладных целях.


Геосистемы с позиций физико-математического естествознания.

Функциональный и типологический подходы рассматриваются с точки зрения общих положений классической физики. Формулируются основополагающие понятия теории геосистем: геометрия пространства, принцип инерции Галилея, понятие материальной точки (частицы) и абсолютно твердого тела, иерархии структурных единиц на примере почв, описание состояния системы и уравнения движения, фундаментальные взаимодействия и поля, потенциальное силовое поле и градиент, потоки вещества и характерное время в геосистемах, обобщенный заряд под действием обобщенных потенциалов, описание необратимых процессов в термодинамике и проблемы классифицирования геосистем. Основные этапы (разделы) разработки физико-математических основ ландшафтоведения. На основе анализа пространственно-временных соотношений в геосистемах и протекающих в них процессов рассматривается матрица основных структурообразующих процессов, основные приемы и критический обзор методов моделирования, уравнения математической физики как основной аппарат моделирования геосистемных процессов.


Формализация пространственной структуры геосистем.

Краткий обзор применения морфометрии в исследовании ландшафтов, постановка задачи геоморфометрии (физическое приближение). Классы морфометрических величин и понятий. Некоторые понятия дифференциальной геометрии: касательная, нормаль, кривизна плоской кривой, касательная плоскость и нормаль к поверхно сти и др. Полнота системы кривизн. Методы расчета кривизн. Система морфометрических величин, алгоритмы вычисления и ландшафтная интерпретация: инсоляции и терморежим склонов; механизмы аккумуляции вещества; гидрологический режим водосборов и водотоков; ландшафтно-геоморфологические границы. Примеры использования основных морфометрических величин для выделения зон дивергенции-конвергенции в геосистемах малых водосборов, а также для расчета других количественных характеристик ландшафтов.


Абиогенный перенос вещества и энергии в геосистемах.

Введение в избранные главы уравнений математической физики, основного аппарата описания природных процессов – описание состояния среды и вывод основных уравнений переноса. Плотность и скорость среды, градиент потенциала, поток величины, дивергенция вектора. Полный дифференциал функции двух переменных. Вывод уравнения неразрывности и общие уравнения движения сплошной среды. Вывод уравнения диффузии, диффузия в пористой среде, тепломассопереноса в гетерогенной среде. Задачи с фазовыми переходами. Начальные и граничные условия к уравнениям переноса. В качестве примеров рассматривается построение теоретических моделей геосистемных структурообразующих процессов: А) миграция растворов в агрегированной сорбирующей почвенной среде при нестационарной фильтрации; В) латеральный перенос вещества – дождевой склоновый сток и грунтовый сток, динамика уровней грунтовых вод. Построение моделей иллюстрируется сравнением данных численного моделирования и данных натурных экспериментов и наблюдений.


Биогенный перенос вещества и энергии.

Раздел является введением в задачи биогеофизики. Общие понятия и модели популяционной динамики. Кинетические модели трофических цепей. Применение теории размерности в построении модели развития древостоя. Общие принципы математического моделирования продукционных процессов. Динамика пространственной к возрастной структуры леса: модели диффузионного типа и на основе уравнения неразрывности -независимые переменные и вывод модели. Перехват и трансформация дождевых осадков, механизмы задержания и перераспределения осадков пологом древостоя. Независимые переменные и вывод системы уравнений перехвата осадков пологом леса. В качестве практического примера рассматривается построение информационно-аналитической системы прогнозирования динамик» лесного фонда лесхоза с иллюстрацией данных численного моделирования влиянш лесохозяйственной деятельности на древостой с учетом критериев биоразнообразия.


Численные методы решения уравнений.

Аналитические решения. Понятие численных методов решения, интерполяции, итерационные методы, конечные разности и разностные уравнения. Численное интегрирование обыкновенных дифференциальных уравнений, метод Рунге-Кутта. Численное решение уравнений с частными производными, краевые задачи, метод прогонки. Метод конечных элементов.

В последнем разделе намечаются основные пути дальнейшего построения аксиоматической аппарата, аппарата выведения и задач экспериментальных исследований и наблюдений в природньх условиях для создания замкнутой теории ландшафта.


ЛИТЕРАТУРА
    Основная
  1. Сысуев В. В. Моделирование процессов в ландшафтно-геохимических системах. М.: Наука 1986, 302 с.
  2. Черных В. Л., Сысуев В. В. Информационные технологии в лесном хозяйстве. Учебное пособие. Мин. образования РФ, Марийский Гос. Технический Университет, Йошкар-Ола, 2000, 377 с.
  3. Дополнительная
  4. Бахвалов Н. С., Лапин А. В., Чижонков Е. В. Численные методы в задачах и упражнениях. М.: Высшая школа, 2000, 189 с.
  5. Сысуев В. В. Математические модели процессов водной миграции химических веществ на водосборе // Эксперимент и математическое моделирование в изучении лесов и болот. М.: Наука 1990, 141–166 с.
  6. Сысуев В. В., Шарый П. А. Выделение типов условий местопроизрастания для лесоустройста по участковому методу // Лесоведение, 2000, № 5, 11–21 с.
  7. Сысуев В. В. Структурообразующие геосистемные процессы: характерные масштабы и моде лирование // Вестн. МГУ, сер. геогр., № 1, 2002, 100–131 с.
  8. Shary P. A. Land surface in gravity points classification by a complete system of curvatures // Mathematical Geology, V. 27, № 3, 373–390 р.

Программу составил:
профессор В.В. Сысуев

при использовании материалов ссылка обязательна
Copyright © 2006-2017 Кафедра физической географии и ландшафтоведения
Последнее обновление сайта - март 2017 г.
Locations of visitors to this page Группа ЛАНДЫ в контакте GISMETEO: Погода по г.Москва