Bài giảng mô hình hóa

Phương pháp học tập Nhập mơn mơ hình hóa mơi trường PGS.TSKH Bùi Tá Long , Đại học Bách khoa Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Đánh giá điểm  www.envim.net  Password:ENVIM2016  Th.s Nguyễn Phạm Huyền Linh  huyenlinh@hcmut.edu.vn  08.38647256-6314 Nội dung Mơ hình vật lý, mơ hình tốn Vai trị mơ công cụ kết nối giới tự nhiên xã hội lồi người Mơ hình hóa mơi trường Sự phân loại theo không gian thời gian Mô hình vật lý Mơ hình vật lý Như mơ hình tốn ? … Tiếp theo Mơ hình tranh đơn giản thực tế công cụ để giải nhiều vấn đề Flood Clip Ship simulation Sử dụng mơ hình vật lý tàu để xác định mặt nghiêng, giúp tàu cân nước Mơ hình vật lý có hình dáng số thơng số giống tàu thật sự, khơng chứa tất chi tiết Điểm chung mơ hình tốn mơ hình vật lý Vì mơ hình tốn phát triển nhanh ? h Mơ t ìn h ố Mơ cơng cụ ô nm ng ườ i tr n triể át ph r ất a nh nh ó ch ng 10 … Tiếp theo Ngày hầu hết ngành khoa học sử dụng “mơ hình”, (“model”) Mơ hình không xuất khoa học tự nhiên mà xuất khoa học xã hội 11 12 Nico Stehr Điểm thống cao “model” Ứng dụng mơ hình rộng, chúng giúp cho q trình thơng qua định sống hàng ngày; Mơ hình khái niệm khoa học đóng vai trị đặc biệt quan trọng khoa học mơi trường nơi phép thí nghiệm khó tiến hành “Thật dê dàng ve biểu mơ ta xác điều thực tê diễn ra” “Trong nghiên cứu khoa học, thu thập thông tin đối tượng nghiên cứu chưa đủ, cần thiết phải tổng quát hóa liệu thu thập thành công thức” 13 14 Hai thuộc tính cần quan tâm Stehr nhấn mạnh  Mơ hình cơng cụ tốt  Mơ hình tốn học cịn tốt  Mẫu số chung cho mô hình:chính chức quan trọng chúng – giảm thiểu đô phức tạp phạm vi yêu cầu   Pierre Duhem, nhà vật lý người Pháp: “mơ hình khoa học cơng cụ đê giải thích vê ly thuyết có thê loại bo một ly thuyết khác phát triển” Campell, nhà vật lý người Anh: “mơ hình phần thiết yếu (của ly thuyết), khơng có ly thuyết hồn tồn khơng có gia trị” 15 16 Stehr  Mơ hình cơng cụ giúp dự báo tính tốn trước hậu thực thi dự án kinh tế phát triển xã hội  Dư báo mơ hình xây dựng tri thức vê đặc trưng trình xảy thiên nhiên, qui luật phát triển xa hội va sư ảnh hưởng lẫn mối quan tương hô Mơ hình hóa mơi trường 17 Vì cần mơ hình mơi trường ? Tóm tắt     18 Vì cần mơ hình hóa mơi trường Định nghĩa mơ hình hóa mơi trường Ngun lý mơ hình hóa mơi trường Sự phân loại mơ hình mơi trường theo khơng gian thời gian 19 20 Mơ hình mơi trường ? …tiếp theo  Để giải tốt nhiệm vụ trên, cần thiết phải phát triển lý thuyết hệ thống mô hình hóa, coi cơng cụ để nghiên cứu môi trường  Vào năm 1997, Viện quốc tế phân tích hệ thống ứng dụng (IIASA, Laxenbourg, Áo) cơng bố danh mục cơng trình nghiên cứu 25 năm (1955 – 1997) gồm 50.000 công trình liên quan tới lý thuyết hệ thống mơ hình hóa mơi trường  Các mơ hình mơi trường (Environmental Models) sư dụng đê tái tạo lại q trình mơi trường xảy khoảng thời gian  Ngày lồi người đa hiểu ro ràng việc tiến hành thi nghiệm trực tiếp với sinh hành tinh không thê Do xây dựng mơ hình phương tiện quan trọng đê nhận thơng tin vê tình trạng có thê sinh chịu tác động lớn tư phía người lên  Cục bảo vệ mơi trường Mỹ 21 Ngun lý mơ hình hóa 22 Mơ hình tốn q trình mơi trường  Mơ hình tốn học đối tượng bất ky sư mô ta cơng cụ, phương pháp tốn học  Khả mơ hình tốn chơ: cách giải phương trình va bất phương trình, thuật tốn người nghiên cứu có thê dư báo sư thay đổi hành vi đối tượng nghiên cứu, xem đối tượng thay đổi thê điều kiện hay điều kiện khác (được mơ ta tham sơ mơ hình) thay đổi 23 24 Các q trình lý hóa sinh Kha mơ hình tốn  Bằng cơng cụ mang tính hình thức đê giải phương trình va bất phương trình hay thuật tốn người nghiên cứu có thê dư báo sư thay đổi hành vi đối tượng nghiên cứu  Xem đối tượng thay đổi thê điều kiện hay điều kiện khác (được mô ta tham sơ mơ hình) thay đổi  Q trình gọi mơ tốn học Biểu thức tốn học q trình liên quan tới mơ mơi trường Các q trình hóa học: xy hóa, ion hóa, bốc Các q trình sinh học: quang hợp, tăng trưởng, lắng trầm tích, phân rã, Các trình vật lý: trình lan truyền, hấp thụ, phụ thuộc nhiệt độ, bay hõi 25 26 Kurkovsky A.P Pritsker A.A.B Dữ liệu cho mơ hình Các hệ thống tự động gắn với mơ hình mơ cho phép nâng cao hiệu nghiên cứu môi trường Vấn đề trung tâm nghiên cứu môi trường khái niệm chất lượng môi trường Khái niệm gắn liền với thiết lập tải trọng môi trường cho phép lên môi trường Cần thiết phải nhận mơ hình cho phép đánh giá thiệt hại hệ sinh thái dựa tiêu chuẩn thiết lập 27 28 Tóm lại Phạm vi khơng gian – thời gian  Mức độ tồn cầu tiến hành khảo sát với kích thước tồn cầu có lưu ý đến tác động tổng hợp yếu tố mà người khảo sát quan tâm, diễn khoảng thời gian từ vài tháng tới vài chục năm (ví dụ mơ hình thay đổi khí hậu, )  Mức độ vĩ mơ - xem xét đối tượng trình khơng gian có kích thước vài ngàn km, kích thước thời gian - từ vài tháng tới năm (mơ hình lan truyền vượt tuyến chất bẩn quốc gia hay hành tinh với nhau, mô hình đưa vào áp dụng Châu Âu Bắc Mỹ,…)  Mức độ trung bình (mức độ vùng) - xem xét q trình khơng gian có kích thước từ vài trăm m tới vài trăm km thời gian từ vài tới vài tháng (các q trình nhiễm bẩn khí thành phố công nghiệp, tổ hợp công nghiệp, tình tai biến có phát tỏa lớn chất bẩn vào khơng khí thuộc mức độ này)  Mức độ vi mô (mức độ địa phương) - xem xét trình diện tích từ vài m tới vài trăm m thời gian từ vài phút đến vài chục phút (một toán sinh thái tiêu biểu tính cho số nguồn thải xem xét chi tiết phân bố không gian nồng độ địa phương đó) 29  Mơ hình hóa q trình tượng xảy xã hội thiên nhiên thừa nhận công cụ mạnh giúp hiểu biết sâu chất tự nhiên giúp loài người nhận thơng tin q giá giới thực  Thơng tin nhận từ q trình mơ hình hóa tiếp tục thúc đẩy phát triển phương pháp giải toán khoa học làm sở thông qua định quản lý cụ thể 30