Применение нейронных сетей в восстановлении профиля концентрации озона

Авторы
Файлы

Суханов А.Я. Суханов Д.Я. Статья в формате PDF 102 KB В лидарном зондировании для восстановления вертикального распределения концентрации газа из оптических параметров применяют методы сплайн функций, метод регуляризации Тихонова, метод оптимальной параметризации. Данные методы не всегда позволяют восстанавливать с достаточной точностью профиль концентрации в тропосфере, и не позволяют вести обработку данных в рутинном режиме.

В работе предлагается новый подход, основанный на применении нейронных сетей, который для решения обратных задач лазерного зондирования ранее не применялся. Возможность его использования обусловлена тем, что за последние годы создано достаточное количество моделей атмосферы, рассчитано множество профилей концентраций газа, температуры, аэрозоля.

Опишем решение данной задачи с помощью нейронной сети.

В качестве нейронной сети используется полносвязная нейронная сеть, состоящая из двух слоев. Входами для данной сети служат вертикальные профили оптической толщи, а выходами служат вертикальные профили концентрации газа, приведенные к одной и той же высотной сетке. Число входов каждого нейрона сети равно числу элементов в высотной сетке.

Для обучения нейронной сети были взяты вертикальные профили концентрации озона и профили температуры с радиозондовых станций Хэнтсвилл и Хэлей-Бэй.

Значения молекулярной и аэрозольной составляющих толщи рассчитывались из модельных представлений о состоянии атмосферы и одинаковы для всех профилей концентрации.

Для того чтобы сеть могла восстанавливать концентрацию газа в тропосфере по стратосферным оптическим данным, на основе созданных обучающих пар «оптическая толща-профиль концентрации», создавались дополнительные обучающие пары, в которых профиль концентрации оставался прежним, а оптические толщи для тропосферных высот приравнивались -1, последовательно для высот [h1], [h1, h2], ..., [h1, hm]. Всего m пар для каждого профиля концентрации, где hm - начало стратосферных высот. Все обучающие выборки приводились к интервалу [0,1].

Для реализации описанного метода была создана программа, позволяющая обучать нейронную сеть методом обратного распространения ошибки и проверять ее работу на данных, не входящих в выборку обучения. Для этого берется профиль концентрации озона, моделируется оптическая толща и нейронной сетью восстанавливается профиль концентрации озона. Полученные сетью значения сравниваются с модельными значениями, затем вычисляется ошибка работы сети.

Ошибка восстановления в тропосфере концентрации озона для случая восстановления по стратосферным оптическим данным увеличивается на 1-3%, что связано с меньшей информативностью во входных данных.

Штаммовые отличия Yersinia pestis по чувствительности к бактерицидному действию сыворотки

Статья в формате PDF 109 KB...

22 07 2026 21:59:54

МИГРАЦИЯ АТЛАНТИЧЕСКОГО ЛОСОСЯ В РЕКУ ТУЛОМА

Статья в формате PDF 488 KB...

21 07 2026 16:58:36

Исследование спонтанного и индуцированного апоптоза в клетках костного мозга больных неходжкинскими злокачественными лимфомами

Статья в формате PDF 101 KB...

20 07 2026 1:53:42

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ ГИБРИДНЫХ БИОТЕХНОКИБЕРНЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ("БИОКИБЕРОВ")

Статья в формате PDF 120 KB...

19 07 2026 10:21:21

ХИРУРГИЧЕСКАЯ АНАТОМИЯ ВЛАГАЛИЩНОГО СВОДА

Статья в формате PDF 127 KB...

18 07 2026 13:33:49

СОБЛЮДЕНИЕ ГАРМОНИЧНОГО СОСТОЯНИЯ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПРИ МОДУЛИРУЮЩЕМ ВОЗДЕЙСТВИИ ВРАЩАЮЩИХСЯ И ИМПУЛЬСНЫХ БЕГУЩИХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Статья в формате PDF 119 KB...

17 07 2026 23:18:11

ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ И ИХ ДИВЕРСИФИКАЦИЯ НА РЫНКЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Статья в формате PDF 164 KB...

16 07 2026 21:53:32

ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ И СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ПОЛОСТИ НОСА: МОРФО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И КЛИНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ (ОБЗОР)

В статье приведены современные данные о микроанатомии и гистологии слизистой оболочки полости носа. Приводятся особенности морфо-функциональной организации носа в связи с зональными особенностями, сравнителая хаpaктеристика различных отделов носовой полости. Представлено клиническое значение вариантов анатомической организации структур носа с различными видами ринопатологии. ...

15 07 2026 7:54:49

Эффект Даларгина в условиях экспериментального язвообразования

Статья в формате PDF 116 KB...

14 07 2026 23:31:43

ЭНВИРОЛОГИЯ – НАУКА ОБ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ

Статья в формате PDF 149 KB...

13 07 2026 2:36:28

РОЛЬ МИКОПЛАЗМ В ПРЕЖДЕВРЕМЕННОМ РАЗРЫВЕ ПЛОДНЫХ ОБОЛОЧЕК

Статья в формате PDF 87 KB...

12 07 2026 23:26:53

ГАЗОВЫЙ СОСТАВ ДЕРИВАТОВ ГЕМОГЛОГБИНА У ЗДОРОВЫХ ЛИЦ И БОЛЬНЫХ ЖЕЛЕЗОДЕФИЦИТНОЙ АНЕМИЕЙ

Статья в формате PDF 142 KB...

11 07 2026 3:17:37

СОЦИАЛЬНЫЙ ИДЕАЛ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ПУТИ ГЛОБАЛИЗАЦИИ

Статья в формате PDF 147 KB...

10 07 2026 20:27:43

ПЛАТИНА И ПЛАТИОИДЫ В ОФИОЛИТАХ САЛАИРА, АЛТАЯ И ГОРНОЙ ШОРИИ

Приведены данные по распространению элементов платиновой группы (ЭПГ) в офиолитах Салаира, Алтая и Горной Шории. ЭПГ в наибольших концентрациях отмечены в проявлениях хромитов, образующих подиформные залежи, а также в никелевых проявлениях с обильными сульфидами меди, никеля и кобальта. Минералы ЭПГ представлены изоферроплатиной, иридосмином и рутениридосмином. Реже встречаются самородная платина, рутениевый невъянскит и рутениевый сысерскит. В рудных телах также присутствуют в повышенных концентрациях золото и серебро. Состав минеральных фаз платиноидов указывает на близость к восточно-уральскому геолого-промышленному типу, связанному с изверженными породами габбро-клинопироксенит-перидотитовой формации. ...